澳洲的太陽能研究

物理學家把太陽能電池的發展進程劃分為三代。第一代是今天普遍使用的、往往是架在屋頂上的單晶硅電池板。在設計最佳、陽光充足的條件下，它們的光電轉換效率可達20－24％。

第二代太陽能電池，即將取得突破性進展，其核心零件是可粘貼的薄膜。這種薄膜的優勢，一是可以大量、低成本地生產，二是可以更好地利用光的能量，因為光在太陽能電池中所停留的時間相對較長。只不過為此必須首先改變太陽能電池的表面結構：在顯微鏡下，這種表面顯示出金字塔狀的絨面結構，使得太陽能電池看上去就像一把銼刀。

在澳洲悉尼的新南威爾斯州立大學光電研究所進行科研工作的德國物理學家特魯珀克介紹說：「一束光首先在金字塔的表面折射，也就是說，它是斜著射入電池體內的，意味著無論如何，光在電池體中傳播的路徑將加長。但最為關鍵的，卻是這束光，又會被電池的背面反射回表面，其中的大部分又再次從表面，全反射回電池，如此重複多次。也就是說，一束光在這樣的電池內所傳播的路徑，比在表面光滑的電池體內所傳播的要長出25倍。」

如此一來，光的利用率得到了大大的提高。在這一技術中，金字塔的斜角，起著非常重要的作用，它決定了射入光線的折射率，以及光在電池內的全反射程度。由於現在普遍使用的是單晶硅，所以單晶硅的晶體結構，便決定了金字塔的斜角為絲毫不差的54.8度。假如可以改變這一斜角的話，則會有更多的光，在電池中停留更長的時間。

但遺憾的是，目前的技術，還做不到這一點。特魯珀克繼續介紹說：「下一個關鍵問題，是接觸電極的問題，也就是使用什麼樣手段和材料，把太陽電池生成的電能，引出來。接觸必須要好，但又必須在電池表面盡可能小地留下陰影，以盡量減少損失。這樣的細節，還有很多很多，需要我們一個個地解決。」

第三代太陽能電池，物理學家們試圖尋找全新的途徑。比如他們利用所謂的吸雜光電效應，研製新的太陽電池。他們在單晶硅中摻入雜質，有意造成晶體內的缺陷，這些缺陷又可以導致額外的光電勢能。這種方法目前還處於實驗階段，它所需要的是全新的材料。

特魯珀克介紹說：「問題是，單單依靠單晶硅和吸雜光電效應，轉換效率是得不到什麼真正改善的。您也許可以提高光子電流，但卻要丟失一部分開路電壓。理論研究結果表明，陽光集中輻照時，利用吸雜效應，可達到的轉換效率極限值，是63.2%。」

但只有條件理想的材料，才可能達到這個極限值，比如，晶體結構中的缺陷，只能準確無誤地出現在規定的地方。這一點，在實際中是不可能做到的。

理論上說，太陽能電池的最高轉換效率為95％，但實際上可能達到的，「僅」為85％。就是這個值，也只是未來幻想。對在雪梨研究太陽能的特魯珀克這樣的物理學家來說，能夠在目前的最高記錄是24.8％的基礎上，取得微小的進展，就已經是很了不起的成果了。他形象地比喻說：「我們今天所達到的這個24.8％，就好比是100米短跑賽中9.8、9.7秒的世界記錄。假如哪位運動員能跑出9.3秒的成績，絕對轟動全世界。同樣，假如哪位科學家用一個單一的太陽電池，就能達到30％的話，那將會在學術界造成巨大的轟動。」