澳洲拟建的大型太阳能发电设备，占地直径7公里，中心塔高1公里，将是世界最高建筑。(法新社)

石油、天然气……这些经历亿万年积累形成的能源正在不可逆地被消耗着。因此，太阳能作为取之不尽的能源，多年来一直是科学家和工程师们主要研究方向之一。 


虽然对于太阳能的使用由来以久，但是鉴于能量转化和保存技术上的困难，至今对太阳能的利用仍然不够普及。世界各国在开发太阳能电池技术方面投入很大，近来在能量转化效率方面也有不小的突破。 

严格的讲，地球上的生命都靠太阳的能量生存。石油、煤这些当代最常用的能源，是远古时期的生物将太阳能转化为化学能保存下来的，甚至风力和水利能源也是来自于太阳。因此通常人类所说的太阳能是太阳辐射能量。 

目前太阳能使用的成本很高，转换效率也很低，这些因素都使得太阳能的实用性大打折扣。


太阳能的利用主要有两种，一种是所谓光电转换，就是将太阳光的能量转换为电能，大家经常听说的太阳能电池就是属于这一类。还有一种是光热转换，就是利用太阳能给水加热。但是目前太阳能使用的成本很高，转换效率也很低，这些因素都使得太阳能的实用性大打折扣。

提高光电转换效率 

不过，近来在太阳能电池的效率方面有一些技术上的突破，可能为太阳能的利用开辟广阔的前景。有专家认为，在不久的将来，高效、廉价的太阳能电池可能广泛用于手机、电脑、车辆、住房和办公室。 

⊙ 塑料电池 

塑料也能导电？不错，加州大学圣巴巴拉分校的希格（Alan J. Heeger）不仅是导电塑料的发明者之一，还因此获得了2000年的诺贝尔奖。希格现在再接再厉，开发了太阳能塑料电池。 

希格表示，通过对钛氧层的化学改进等方法，将来的太阳能塑料电池效率可达到15%。希格和他的同事们已经研制了效率为5%到6%的塑料电池，据信这在同类电池中已经是最高的了。 

塑料电池的关键在于一种导电的聚合物，研究人员正在用它来开发廉价、高效、耐用的太阳能设备。改进后的塑料电池用途将十分广泛。

⊙ 薄膜电池 

瑞士研究人员开发了一种超薄燃料敏感型太阳能电池，其能源实用效率创造了太阳能电池的新高。 

太阳能电池的技术关键在于纳米级的半导体晶体。在实验条件下，这种超薄的二氧化钛膜能量实用效率达到了11%，而一般的太阳能新电池的效率只有4%到5%。 

这类薄膜光敏设备的用途很广。据瑞士联邦技术学院的化学家格雷策尔（Michael Graetzel）介绍，可以将电池做成可弯折的薄膜，作为窗户玻璃的涂层，从而为家居和办公提供电力。如果作为帐篷表面的涂层，就可以为野外作业的人或士兵提供能源。 

可以预见，薄膜电池将廉价和方便性整合在一起，前景是广阔的。研究人员估计，在2到3年内，消费者就可以在市场上见到薄膜型太阳能电池。

⊙ 碳纳米管电池 

另一种可以提高太阳能电池效率的技术是碳纳米管技术。据美国诺特丹姆（Notre Dame）大学的科学家报告，他们用碳纳米管制作成的半导体太阳能电池，可将光能量转换效率提高一倍，达到10%。 

碳纳米管半导体结构包括硫化铬、氧化锌和二氧化钛等物质。据化学家卡马特（Prashant Kamat）介绍，碳纳米管技术也可以添加在其他类型的太阳能电池中，例如染料敏电池或有机太阳能电池，从而提高效率。 

⊙ 设计新思路：构造立体化 

如何尽可能高效率的将光转化成电能，是太阳能电池技术发展的核心。一种新的思路油然而生，这就是立体化的构造设计。

你见到过曼哈顿的摩天大楼吗？立体化太阳能电池是由一排排“塔结构”碳纳米管构成。这些碳纳米管的横截面为40微米见方，高100微米，间距10微米。传统设计的太阳能电池会反射大量的阳光，这是光能转换效力低下的主要原因之一。新的立体化设计可以将光线束縳在“塔结构”之间，并提高对光能的吸收。美国佐治亚理工学院的工程师莱迪（Jud Ready）说，这种设计的目的就在于尽可能的吸收每一个光子。 

另外，传统的设计有很厚的涂层。立体化设计由于使光子的吸收效率增加，表面涂层的厚度就可以相应减少，从而使电子释放的速度加快，进而光子转换为电子的效率也同时增加。研究人员还介绍说，新的设计还能减少电池的大小、重量和机械复杂性。 

目前，这种太阳能电池还在研制中，并可望在不久的将来，用于太空设备的电能供应。 

太阳能面板，实际上就是在阳光照射下会产生直流电的发电装置，通常面板由半导体材料的光伏电池组成。 


太阳能转电能的实例 

屋顶太阳能面板是目前运用最多的将太阳能转化为电能的实例。太阳能面板实际上就是在阳光照射下会产生直流电的发电装置，通常面板由半导体材料的光伏电池组成。太阳能面板可以制成不同形状，小的光伏电池可为手表及计算机提供能源，大的光伏系统可以用于建筑物表面，为房屋提供照明等。 

欧美各国都很重视太阳能面板的应用。在日本，越来越多的民居设置太阳能光电板。位于日本中部的长野县饭田市，居民在屋顶设置太阳能光电板的比率甚至达2%。 

目前全球最大的屋顶太阳能面板系统位于德国南部比兹塔特（Buerstadt），面积为4万平方公尺，每年的发电量为450万千瓦时。 X

住房屋顶太阳能面板。(法新社)