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夏日已至，光伏產(chǎn)業(yè)卻依舊寒意未消,。2011年,，全球光伏產(chǎn)業(yè)因經(jīng)濟(jì)衰退、歐盟削減補(bǔ)貼,、產(chǎn)能過剩,、價格混戰(zhàn)等因素進(jìn)入寒冬。
拋開外部因素,，制約光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的主要因素仍是效率和成本,。經(jīng)過業(yè)界的不斷探索和努力，現(xiàn)已在技術(shù)上屢有突破,。比如,，日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)攜手東京大學(xué)研發(fā)出了全球最薄、最輕的有機(jī)太陽能電池,，厚度僅1.8—1.9微米,，只有家用保鮮膜的1/5厚，可以像頭發(fā)一樣彎曲,，且無需復(fù)雜的工程和高價設(shè)備,，可實(shí)現(xiàn)低成本生產(chǎn)。在技術(shù)探索的同時,，過去一直被業(yè)界忽視的熱電材料,，近年來也開始慢慢重回人們的視野。
所謂熱電材料,，理論上說是一種利用非可見光的發(fā)電材料,。早在半個世紀(jì)前，人們就夢想將熱電材料與可見光太陽能發(fā)電結(jié)合起來開發(fā),。1954年,，太陽能先驅(qū)瑪麗亞·特爾克斯用熱電材料吸收太陽熱量，并成功將熱能轉(zhuǎn)化為電能,。20世紀(jì)50年代末,，硅太陽能電池的效率提高到6%—8%，而熱電材料的效率卻依然保持在1%,。因此,，新生的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)迅速崛起。20世紀(jì)70—80年代,，硅太陽能電池板開始大量出現(xiàn)在屋頂上,。
盡管工藝不斷完善和進(jìn)步,，太陽能電池的轉(zhuǎn)換率依然停滯在15%—20%之間，第一代晶硅電池的效率和成本似乎已達(dá)到極限,，難以突破,，而新的熱電材料則有可能解決這些問題。2007年,，美國麻省理工學(xué)院的學(xué)者開始思考能否重新挖掘這種材料,，幫助太陽能電池充分利用大部分波長的陽光。如果將熱電材料和光伏太陽能電池兩者結(jié)合使用,，既可以疏導(dǎo)高能光子,，給電池降溫，還可充分利用所有的陽光波段,。
理論上講,，結(jié)合熱電和光伏這兩種模式最好的方式是分譜太陽能電池，它可根據(jù)波長將陽光分隔利用,。這種電池的效率將是標(biāo)準(zhǔn)硅太陽能電池的1.5倍,，但實(shí)現(xiàn)分譜需要聚光器和分光棱鏡，這增加了成本,。美國哥倫比亞大學(xué)的研究人員采用一種基于量子點(diǎn)的材料，可以只讓電子通過而不讓光子通過,，確保熱量不會被光子從熱電材料的熱端帶到冷端,，兩邊可以始終維持較大的電壓差，從而提高熱電材料的效率,。如果把這種熱電材料和光伏發(fā)電結(jié)合起來,，再加上用它截獲的光能來燒水，能源效率可以達(dá)到50%,。
美國亞利桑那大學(xué)的查爾斯·斯塔福德還發(fā)現(xiàn)一種多酚乙烯聚合物,，通過選擇分子鏈上的功能團(tuán)，有望做到讓電子按一定的方向流動,，光子在這種材料中則如同陷入了蜘蛛網(wǎng),。這樣也能實(shí)現(xiàn)20%—25%的太陽能利用率，高于現(xiàn)有的光伏發(fā)電系統(tǒng),。更重要的是,，這種聚合物完全可以像普通的涂料一樣刷到屋頂或墻上，然后接上電極,，就能用太陽能發(fā)電了,。
在能源和環(huán)境問題日趨受到關(guān)注的背景下，如果熱電材料和太陽能發(fā)電有效結(jié)合,，不失為一條破解光伏產(chǎn)業(yè)受制于成本和效率困境的有效途徑,。
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