澳洲擬建的大型太陽能發電設備，占地直徑7公里，中心塔高1公里，將是世界最高建築。(法新社)

石油、天然氣……這些經歷億萬年積累形成的能源正在不可逆地被消耗著。因此，太陽能作為取之不盡的能源，多年來一直是科學家和工程師們主要研究方向之一。 


雖然對於太陽能的使用由來以久，但是鑒於能量轉化和保存技術上的困難，至今對太陽能的利用仍然不夠普及。世界各國在開發太陽能電池技術方面投入很大，近來在能量轉化效率方面也有不小的突破。 

嚴格的講，地球上的生命都靠太陽的能量生存。石油、煤這些當代最常用的能源，是遠古時期的生物將太陽能轉化為化學能保存下來的，甚至風力和水利能源也是來自於太陽。因此通常人類所說的太陽能是太陽輻射能量。 

目前太陽能使用的成本很高，轉換效率也很低，這些因素都使得太陽能的實用性大打折扣。


太陽能的利用主要有兩種，一種是所謂光電轉換，就是將太陽光的能量轉換為電能，大家經常聽說的太陽能電池就是屬於這一類。還有一種是光熱轉換，就是利用太陽能給水加熱。但是目前太陽能使用的成本很高，轉換效率也很低，這些因素都使得太陽能的實用性大打折扣。

提高光電轉換效率 

不過，近來在太陽能電池的效率方面有一些技術上的突破，可能為太陽能的利用開闢廣闊的前景。有專家認為，在不久的將來，高效、廉價的太陽能電池可能廣泛用於手機、電腦、車輛、住房和辦公室。 

☉ 塑料電池 

塑料也能導電？不錯，加州大學聖巴巴拉分校的希格（Alan J. Heeger）不僅是導電塑料的發明者之一，還因此獲得了2000年的諾貝爾獎。希格現在再接再厲，開發了太陽能塑料電池。 

希格表示，通過對鈦氧層的化學改進等方法，將來的太陽能塑料電池效率可達到15%。希格和他的同事們已經研製了效率為5%到6%的塑料電池，據信這在同類電池中已經是最高的了。 

塑料電池的關鍵在於一種導電的聚合物，研究人員正在用它來開發廉價、高效、耐用的太陽能設備。改進後的塑料電池用途將十分廣泛。

☉ 薄膜電池 

瑞士研究人員開發了一種超薄燃料敏感型太陽能電池，其能源實用效率創造了太陽能電池的新高。 

太陽能電池的技術關鍵在於納米級的半導體晶體。在實驗條件下，這種超薄的二氧化鈦膜能量實用效率達到了11%，而一般的太陽能新電池的效率只有4%到5%。 

這類薄膜光敏設備的用途很廣。據瑞士聯邦技術學院的化學家格雷策爾（Michael Graetzel）介紹，可以將電池做成可彎折的薄膜，作為窗戶玻璃的塗層，從而為家居和辦公提供電力。如果作為帳篷表面的塗層，就可以為野外作業的人或士兵提供能源。 

可以預見，薄膜電池將廉價和方便性整合在一起，前景是廣闊的。研究人員估計，在2到3年內，消費者就可以在市場上見到薄膜型太陽能電池。

☉ 碳納米管電池 

另一種可以提高太陽能電池效率的技術是碳納米管技術。據美國諾特丹姆（Notre Dame）大學的科學家報告，他們用碳納米管制作成的半導體太陽能電池，可將光能量轉換效率提高一倍，達到10%。 

碳納米管半導體結構包括硫化鉻、氧化鋅和二氧化鈦等物質。據化學家卡馬特（Prashant Kamat）介紹，碳納米管技術也可以添加在其他類型的太陽能電池中，例如染料敏電池或有機太陽能電池，從而提高效率。 

☉ 設計新思路：構造立體化 

如何盡可能高效率的將光轉化成電能，是太陽能電池技術發展的核心。一種新的思路油然而生，這就是立體化的構造設計。

你見到過曼哈頓的摩天大樓嗎？立體化太陽能電池是由一排排「塔結構」碳納米管構成。這些碳納米管的橫截面為40微米見方，高100微米，間距10微米。傳統設計的太陽能電池會反射大量的陽光，這是光能轉換效力低下的主要原因之一。新的立體化設計可以將光線束縳在「塔結構」之間，並提高對光能的吸收。美國佐治亞理工學院的工程師萊迪（Jud Ready）說，這種設計的目的就在於盡可能的吸收每一個光子。 

另外，傳統的設計有很厚的塗層。立體化設計由於使光子的吸收效率增加，表面塗層的厚度就可以相應減少，從而使電子釋放的速度加快，進而光子轉換為電子的效率也同時增加。研究人員還介紹說，新的設計還能減少電池的大小、重量和機械複雜性。 

目前，這種太陽能電池還在研製中，並可望在不久的將來，用於太空設備的電能供應。 

太陽能面板，實際上就是在陽光照射下會產生直流電的發電裝置，通常面板由半導體材料的光伏電池組成。 


太陽能轉電能的實例 

屋頂太陽能面板是目前運用最多的將太陽能轉化為電能的實例。太陽能面板實際上就是在陽光照射下會產生直流電的發電裝置，通常面板由半導體材料的光伏電池組成。太陽能面板可以製成不同形狀，小的光伏電池可為手錶及計算機提供能源，大的光伏系統可以用於建築物表面，為房屋提供照明等。 

歐美各國都很重視太陽能面板的應用。在日本，越來越多的民居設置太陽能光電板。位於日本中部的長野縣飯田市，居民在屋頂設置太陽能光電板的比率甚至達2%。 

目前全球最大的屋頂太陽能面板系統位於德國南部比茲塔特（Buerstadt），面積為4萬平方公尺，每年的發電量為450萬千瓦時。 X

住房屋頂太陽能面板。(法新社)