澳大利亚的太阳能研究

物理学家把太阳能电池的发展进程划分为三代。第一代是今天普遍使用的、往往是架在屋顶上的单晶硅电池板。在设计最佳、阳光充足的条件下，它们的光电转换效率可达20－24％。

第二代太阳能电池，即将取得突破性进展，其核心部件是可粘贴的薄膜。这种薄膜的优势，一是可以大量、低成本地生产，二是可以更好地利用光的能量，因为光在太阳能电池中所停留的时间相对较长。只不过为此必须首先改变太阳能电池的表面结构：在显微镜下，这种表面显示出金字塔状的绒面结构，使得太阳能电池看上去就像一把锉刀。

在澳大利亚悉尼的新南威尔斯州立大学光电研究所进行科研工作的德国物理学家特鲁珀克介绍说：“一束光首先在金字塔的表面折射，也就是说，它是斜着射入电池体内的，意味着无论如何，光在电池体中传播的路径将加长。但最为关键的，却是这束光，又会被电池的背面反射回表面，其中的大部分又再次从表面，全反射回电池，如此重复多次。也就是说，一束光在这样的电池内所传播的路径，比在表面光滑的电池体内所传播的要长出25倍。”

如此一来，光的利用率得到了大大的提高。在这一技术中，金字塔的斜角，起着非常重要的作用，它决定了射入光线的折射率，以及光在电池内的全反射程度。由于现在普遍使用的是单晶硅，所以单晶硅的晶体结构，便决定了金字塔的斜角为丝毫不差的54.8度。假如可以改变这一斜角的话，则会有更多的光，在电池中停留更长的时间。

但遗憾的是，目前的技术，还做不到这一点。特鲁珀克继续介绍说：“下一个关键问题，是接触电极的问题，也就是使用什么样手段和材料，把太阳电池生成的电能，引出来。接触必须要好，但又必须在电池表面尽可能小地留下阴影，以尽量减少损失。这样的细节，还有很多很多，需要我们一个个地解决。”

第三代太阳能电池，物理学家们试图寻找全新的途径。比如他们利用所谓的吸杂光电效应，研制新的太阳电池。他们在单晶硅中掺入杂质，有意造成晶体内的缺陷，这些缺陷又可以导致额外的光电势能。这种方法目前还处于实验阶段，它所需要的是全新的材料。

特鲁珀克介绍说：“问题是，单单依靠单晶硅和吸杂光电效应，转换效率是得不到什么真正改善的。您也许可以提高光子电流，但却要丢失一部分开路电压。理论研究结果表明，阳光集中辐照时，利用吸杂效应，可达到的转换效率极限值，是63.2%。”

但只有条件理想的材料，才可能达到这个极限值，比如，晶体结构中的缺陷，只能准确无误地出现在规定的地方。这一点，在实际中是不可能做到的。

理论上说，太阳能电池的最高转换效率为95％，但实际上可能达到的，“仅”为85％。就是这个值，也只是未来幻想。对在悉尼研究太阳能的特鲁珀克这样的物理学家来说，能够在目前的最高记录是24.8％的基础上，取得微小的进展，就已经是很了不起的成果了。他形象地比喻说：“我们今天所达到的这个24.8％，就好比是100米短跑赛中9.8、9.7秒的世界记录。假如哪位运动员能跑出9.3秒的成绩，绝对轰动全世界。同样，假如哪位科学家用一个单一的太阳电池，就能达到30％的话，那将会在学术界造成巨大的轰动。”