美國《技術(shù)評論》雜志每年都會評選出10項可能改變世界面貌的新興技術(shù)。今年，榜上有名的包括實時搜索、社會化電視、綠色水泥等等，其中有些技術(shù)可能剛剛“小荷才露尖尖角”，比如“雙效抗體”等；另外一些技術(shù)已經(jīng)成為業(yè)界人士腦海中的熱門詞匯，比如云計算。無論如何，這些技術(shù)必將會在2010年的世界“攪動一池春水”，有望讓我們的生活更加健康和美好。
新型光伏發(fā)電——用納米粒子提高太陽能發(fā)電效率
1995年，凱利·卡切波爾完成了她的物理學本科學歷后，決定進入一個停滯不前的領域：太陽能電池。2006年，已經(jīng)成為博士后的卡切波爾獲得了一項重大的發(fā)現(xiàn)，推開了制造光電轉(zhuǎn)換率更高的薄膜太陽能電池的大門。這個進步或許可以讓太陽能在同化石燃料的博弈中更具競爭優(yōu)勢。卡切波爾現(xiàn)在是澳大利亞國立大學等離子研究團隊的一員。
薄膜太陽能電池一般用非晶硅或者碲化鎘制造，與常規(guī)的由更厚而且更昂貴的硅晶片制造的太陽能電池相比，成本更低。當然，薄膜太陽能電池的效率也更低，因為，如果一個電池的厚度比射入光線的波長還短時，光線就更難被吸收和轉(zhuǎn)換。因此，僅僅幾微米厚的薄膜電池只能微弱地吸收一些近紅外的波長。如此一來，薄膜電池的光電轉(zhuǎn)化率只有8%到12%，而一般晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換率能達到14%到19%。而要產(chǎn)生更多的電能就需要制造更大的設備，這就大大限制了太陽能技術(shù)的應用范圍。
當金屬表面的電子被入射的光線刺激后，會形成等離子體振蕩。在傳統(tǒng)的硅基太陽能電池的制造中，很多人都利用等離子體效應，從而保證電池更加高效，但是卻沒有人利用這個效應來制造薄膜電池。卡切波爾發(fā)現(xiàn)，她敷在一塊薄膜太陽能電池表面的銀納米粒子，并不會像鏡子一樣完全反射直接照射到其表面的光線。相反，粒子表面上形成的等離子體將使光子偏斜，這樣，這些光子會在薄膜電池內(nèi)部來回反射，以便于長波長光的吸收。
卡切波爾的測試設備的光電轉(zhuǎn)化效率比普通的薄膜太陽能電池高30%左右。如果卡切波爾能把她的納米粒子技術(shù)和大規(guī)模制造薄膜電池結(jié)合起來，很可能會改變太陽能電池技術(shù)領域的平衡，加速太陽能取代傳統(tǒng)化石燃料能源的步伐。薄膜太陽能電池不僅能獲得更多的市場份額（目前，其在美國的市場份額為30%），同時，也會加速整個光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
毫無疑問，在薄膜太陽能電池制造上，碲化鎘將慢慢取代硅。但是碲是稀有元素，專家們擔心它的供給可能無法滿足需求。而在這方面，硅則更有優(yōu)勢。
目前已經(jīng)有多家公司向卡切波爾拋出了“橄欖枝”。但是，卡切波爾希望在商業(yè)化這項技術(shù)之前，能夠更好地完善它。同時，澳大利亞斯文本科技大學的研究人員們也正和業(yè)界巨頭、世界上最大的硅基太陽能電池制造商中國尚德太陽能電力有限公司開發(fā)他們的等離子體薄膜太陽能電池制造技術(shù)，據(jù)稱，該公司的等離子體太陽能電池有望在4年內(nèi)實現(xiàn)商業(yè)化。
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