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由有机塑料制成的廉价薄膜光伏电池可能是提高太阳能发电产量的最快方法之一——如果它们能够更好地将太阳能转化为电能的话。
根据西雅图华盛顿大学以化学家大卫·金格为首的研究团队的说法，解锁有机薄膜能力的关键之一是通过研究其在纳米尺度上的结构，从而更好地了解电荷如何在太阳能电池中移动。
金格表示，他的团队已经能够做到这一点，直接测量了在太阳能电池塑料制造过程中形成的每个微小气泡和通道所携带的电流，从而更好地了解太阳能电池如何将光转化为电能。这些信息可以帮助工程师们克服难题，即如何哄骗这些碳基材料可靠地形成最廉价、最高效的结构，用于产生电流并将电流输送到电池外部的电线中。
金格说，塑料太阳能电池通常是通过将两种材料混合成薄膜，然后在烘烤过程中形成气泡和通道来制造的，就像蛋糕糊一样。气泡和通道的数量（大约比人类头发小 10,000 倍）以及它们的配置可以通过施加的热量和持续时间来改变。
这项知识的直接目标是制造出由有机材料大规模生产的薄膜太阳能电池，这些电池能够以 10% 的效率将光转化为能量。早期的有机太阳能电池只能达到 2% 或 3% 的效率，而最近它们已经达到约 7% 的效率。尽管如此，金格说，“你可以在实验室中达到 7% 的效率，但最终批量生产的电池只有 3% 的效率。”
10% 的效率目标被认为是当有机薄膜太阳能电池准备好商业化时的临界点，金格说。在这一点上，太阳能电池制造商（更不用说能源消费者了）通常关心的是每瓦能量的成本、太阳能电池的使用寿命以及它们的峰值性能。他补充说，由于目前没有人大规模生产有机薄膜太阳能电池，因此很难知道这一过程将如何影响它们的质量或它们最终的成本。
金格说：“有机材料引起了很多兴奋，因为它们有可能使用丰富的材料以非常低的成本制造出来。”他的论文由华盛顿大学的研究人员利亚姆·平格里和奥巴迪亚·里德共同撰写，并于上个月在美国化学学会期刊 纳米快报 在线发表。
尽管有机薄膜太阳能电池的成本预计很低，但其效率要赶上正在使用和开发的其他技术还有很长的路要走。一些硅基太阳能电池在实验室中已达到超过 40% 的效率。* 同时，加州大学洛杉矶分校的研究人员报告称，使用铜铟镓硒 (CIGS) 制成的太阳能电池实现了 9.13% 的效率，并乐观地认为他们将达到 15% 或 20% 的目标。
麻省理工学院的机械工程教授伊曼纽尔·萨克斯声称，他已经找到了提高普通光伏电池从阳光中发电量的渐进方法，而无需增加成本。一年前，他说他将由多晶硅制成的测试电池的转换效率从典型的 15.5% 提高到近 20%——与价格更高的单晶硅电池相当。
这些改进可能会将光伏发电的成本从目前的每瓦 1.90 美元至 2.10 美元降至 1.65 美元。萨克斯预计，通过额外的调整，在四年内将能够制造出每瓦 1 美元发电的太阳能电池，这一壮举将使太阳能发电与燃煤发电厂的发电具有竞争力。
* 注（09 年 8 月 7 日）：科罗拉多州国家可再生能源实验室的研究人员能够实现 40.7% 的效率，但这需要使用聚光装置，如微型塑料透镜和反射镜。更传统的硅芯片的效率不超过 30%。