普世能源公司（Ubiquitous Energy）的聯(lián)合創(chuàng)始人Vladimir Bulovic（左）和Miles Barr（右）正在制作透明的太陽(yáng)能電池。這種電池可以安裝在手機(jī)和窗戶等日常用品上，并產(chǎn)生能量 攝影：JUSTIN KNIGHT
辦公室朝南簡(jiǎn)直堪稱噩耗，一到夏天，所有人都熱到冒煙，陽(yáng)光透過(guò)窗戶，長(zhǎng)驅(qū)直入，炙烤著整個(gè)屋子。事實(shí)上，今天著名的城市設(shè)計(jì)師都會(huì)為工作區(qū)加上經(jīng)過(guò)特殊處理的窗戶，來(lái)減少陽(yáng)光的眩光和熱量問(wèn)題。
不過(guò)，我們能不能變廢為寶，利用好窗戶上的薄膜呢？只用是薄膜來(lái)阻隔陽(yáng)光真是太浪費(fèi)了，你有沒(méi)有想過(guò)，它們實(shí)際上還可以收集太陽(yáng)能，為辦公室照明、計(jì)算機(jī)，甚至空調(diào)提供電力。這不是天方夜譚，而是“透明”太陽(yáng)能技術(shù)的核心理念。20多年來(lái)，在美國(guó)政府和大學(xué)研究的支持下，不少初創(chuàng)公司希望能把這一技術(shù)迅速投入市場(chǎng)。
借助有機(jī)化學(xué)，透明太陽(yáng)能電池正在解決太陽(yáng)能利用方面最大的攔路虎。雖然迄今為止，太陽(yáng)能是人類所能接觸到的潛力最大的能源資源，但我們距離駕馭它還很遙遠(yuǎn)。安裝在屋頂上的光電面板可以把陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電力，但效率最多只有20%。
研究人員一直在設(shè)法提高太陽(yáng)能板的效率。但一些科學(xué)家認(rèn)為，想要真正利用太陽(yáng)的能量，我們還需要制造出幾乎或完全透明的電池，從而增加鋪設(shè)太陽(yáng)能設(shè)備的面積。
硅谷初創(chuàng)企業(yè)普世能源公司的首席執(zhí)行官兼聯(lián)合創(chuàng)始人Miles Barr說(shuō)：“我們必須打開(kāi)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能的新思路，因?yàn)楝F(xiàn)在有了很多潛在的可用區(qū)域。充分發(fā)揮想象力，你會(huì)發(fā)現(xiàn)其實(shí)到處都可以安裝透明的太陽(yáng)能板。”這家公司是從麻省理工學(xué)院和密歇根州立大學(xué)的研究者中分離出來(lái)的。
不可見(jiàn)光的能量
上過(guò)小學(xué)的人都知道這樣一個(gè)基本事實(shí)：太陽(yáng)是以看不見(jiàn)的紫外線和紅外線，以及可見(jiàn)光形式傳遞能量的。而負(fù)責(zé)捕捉不可見(jiàn)光的太陽(yáng)能電池會(huì)讓其他光通過(guò)；換句話說(shuō)，它們可以是透明的。
有機(jī)化學(xué)是這種電池的秘密之所在。早在20世紀(jì)90年代早期，科學(xué)家就在用碳、氫、氧和地球上的其他元素，嘗試設(shè)計(jì)分子序列，制造出能夠傳遞電子，即可以導(dǎo)電的材質(zhì)。美國(guó)能源部國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室位于科羅拉多州的戈?duì)柕鞘校抢锏母呒?jí)研究員Nikos Kopidakis告訴我們：“有機(jī)化學(xué)的魅力在于能創(chuàng)造出各種各樣的材料。這種技術(shù)不是萬(wàn)能的，但能滿足各方面的需求。你可以設(shè)計(jì)出綠色、藍(lán)色、其它任何顏色，甚至透明的材料。”
然而，只捕獲陽(yáng)光中的不可見(jiàn)光意味著犧牲效率。這也就是為什么Kopidakis的團(tuán)隊(duì)將大部分精力都放在用不透明的有機(jī)太陽(yáng)能電池來(lái)捕獲可見(jiàn)光，不過(guò)，他們也與馬里蘭州一家名為太陽(yáng)能窗戶科技（Solar Window Technologies）的小型私營(yíng)公司合作，一同研發(fā)透明的太陽(yáng)能電池。這家公司希望能把這一理念擴(kuò)展到建筑市場(chǎng)。
在美國(guó)政府的研究支持下，麻省理工學(xué)院的科學(xué)家于2011年發(fā)表了一項(xiàng)研究成果，而普世能源公司的團(tuán)隊(duì)根據(jù)這一研究，偶然間發(fā)現(xiàn)了一個(gè)最佳配方。Barr聲稱：“總體上來(lái)說(shuō)，這是在透明度和能效水平之間做出的折中。我們的技術(shù)是在保證高透明度的同時(shí)，獲得大量能量。”
在能效方面，普遍能源公司有望提高到至少10%，這個(gè)數(shù)字小于用硅制造的太陽(yáng)能電池板所能達(dá)到的數(shù)值，但可以滿足更廣泛的安裝需求。“我們身邊有上百萬(wàn)平方米的玻璃表面可供裝配。”
有機(jī)的優(yōu)勢(shì)
Kopidakis強(qiáng)調(diào)，和傳統(tǒng)用硅制造的太陽(yáng)能電池板相比，有機(jī)太陽(yáng)能板還有一個(gè)優(yōu)勢(shì)。前者通常要用高溫爐處理石英砂中二氧化硅，而有機(jī)太陽(yáng)能涂料所需要的能量則少得多，而且生產(chǎn)的成本也更低。
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