太阳能产业的下一个技术突破是什么？

刘霞

目前，尽管随着技术的不断更新，太阳能的成本已大幅降低，但仍比化石能源要昂贵。另外，尽管太阳能电池板“遍地开花”，甚至供过于求，太阳能电池板制造业仍处于低潮。不过，太阳能市场的创新势头虽有所减弱，但仍有不少研究进展陆续“出炉”。整体而言，业界人士对太阳能产业的长远发展仍持乐观态度。

在玻璃上制造出柔性太阳能电池

传统的太阳能电池仍主打晶硅技术。几年前，硅太阳能电池板的成本为4美元/瓦。该研究领域的“带头大哥”之一、澳大利亚新南威尔士大学的马丁·格林教授曾经宣称，硅太阳能电池板的成本永远不可能低于1美元/瓦。但现在，他表示：“成本已下降到约50美分/瓦了，而且还有可能降至36美分/瓦。”

美国能源部设置的目标是，到2020年低于1美分/瓦，这一目标不仅仅指太阳能电池板的成本，而是就整个太阳能电池板安装系统而言。格林认为太阳能产业有可能提前完成这一目标。届时，太阳能的直接成本有望降至6美分/千瓦时，比新的天然气发电厂的供能成本还低。太阳能的总成本则因包括弥补太阳光的间歇性特征而制造的设施的成本，当然会更高，但精确地高多少取决于电网中有多少太阳能等因素。

硅太阳能产业的各个机构一直在想方设法削减成本并提高太阳能电池板的能量产出。上世纪90年代，格林的实验室制造出了一款转化率创纪录的太阳能电池，其记录一直坚挺地保持至今。为了获得这一转化记录，格林不得不使用昂贵的石印技术来制造精细的电线以收集太阳能电池提供的电流。但技术的稳步发展使科学家们现在能用屏幕印刷术制造出精细的电线。最近的研究表明，屏幕印刷术能制造出宽度仅为30微米的电线，与格林电线的宽度差不多，但成本要低很多。格林表示，这一技术和其他技术联合，有望使人们能更便宜且更方便地在生产线上复制他的高效率太阳能电池。已有公司研发出了制造太阳能电池前端金属触点的技术，不过，后端电子触点的设计更困难，但他希望能有公司想出办法。

无独有偶，美国国家可再生能源实验室（NREL）已在一种新类型的玻璃（由康宁公司制造的超薄高度弯曲玻璃）上制造出了一款柔性太阳能电池。他们制造出的这款薄膜碲化镉太阳能电池是目前唯一一款可以在大规模生产上与传统硅太阳能电池相抗衡的太阳能电池。现在，这样的太阳能电池只能成批制造（硅太阳能电池也是如此），但能在一块可弯曲的玻璃上将其制造出来提供了一种可能性，那就是，可以持续不断地采用卷对卷的方式将其制造出来（就像打印报纸一样），因而可以通过增加产量来减少成本。

“双面娇娃”让太阳光无处可逃

格林以前的学生兼同事赵建华（音译），也是中国太阳能电池板制造企业中电光伏（China Sunergy）的联合创办人。赵建华上周宣布，他正在为一种前后两面都能吸收太阳光的“双面太阳能”电池建造一条试验性的生产线。这种太阳能电池的基本理念是，在白天的大部分时段，落在地面上一排排太阳能电池板之间的太阳光被反射到太阳能电池板背面，这些光有望被吸收利用，从而增加能量产出。这项研究尤其适用于沙漠地带，因为此处太阳光的反光能力非常强。单面太阳能电池板可产生340瓦的电力；而双面太阳能电池板则有望高达400瓦。赵建华希望这些太阳能电池板在一年内能将产出的能量提高20%。

这样的太阳能电池板可能会像篱笆一样被垂直安装，这样，太阳能电池板的一面在早上吸收太阳光；另一面则在下午吸收太阳光，这就使得弹丸之地上都可以安装这种太阳能电池板，例如，可以将它们作为高速公路的噪声障。而且，这种布局策略的优势有望在尘沙弥漫的地方得以彰显。中东的很多地方似乎是这种太阳能电池板的理想归宿，因为，尽管这些地方的日照特别强烈，但频繁爆发的沙尘暴会让能源产出缩水。垂直安装的太阳能电池板不会给灰尘提供“安身立命之所”，因此有望让整个太阳能系统变得更经济可行。

半导体“伴侣”或让硅太阳能电池的效率翻倍

不过，从更长远的眼光来看，格林还是将赌注压在硅上。他希望通过让硅同一、两种其他的半导体“联姻”，大大提高硅太阳能电池板的效率。其中添加的每种半导体都会选择性地吸收太阳光谱中的部分光（硅无法有效地吸收这部分光）并将其转化为电能。

增加一种半导体有望将太阳能电池板的光电转化效率从目前的20%到25%提升至40%左右。再增加另外一种半导体有望使效率高达50%，这就可以少安装至少一半的太阳能电池板。当然，这一方法面临的主要挑战是让这些半导体能很好地“联姻”，这一挑战主要由晶体硅中的硅原子的排列所制造。