理論上，解決世界能源問(wèn)題的辦法十分簡(jiǎn)單。找一塊陽(yáng)光充足的地方，只要半個(gè)青海省那么大，然后設(shè)法利用那兒太陽(yáng)的能量，只要能夠利用其20%，那么問(wèn)題就解決了――你已經(jīng)擁有足夠的電力來(lái)滿足全世界的能源需求，而且這種取之不盡的電力是最清潔的。
　　有這么簡(jiǎn)單嗎？多年以來(lái)，每當(dāng)太陽(yáng)能技術(shù)取得什么進(jìn)展，人們總會(huì)歡呼雀躍地認(rèn)為新的革命來(lái)臨了。但是這些革命每次都以失敗告終，主要是因?yàn)樘��?yáng)能技術(shù)太過(guò)昂貴，而且和核能、風(fēng)能等其他替代能源比較起來(lái)產(chǎn)出效率太低，沒(méi)有足夠的資金來(lái)啟動(dòng)大規(guī)模的太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化項(xiàng)目。最近，事情卻不同了。在政治意愿、經(jīng)濟(jì)壓力和技術(shù)進(jìn)展的共同作用下，我們即將迎來(lái)一個(gè)太陽(yáng)能時(shí)代。
　　
　　●傳統(tǒng)的太陽(yáng)能利用技術(shù)
　　石油價(jià)格居高不下，民眾普遍認(rèn)識(shí)到石油給環(huán)境造成的破壞，對(duì)太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)的投資狂飆突進(jìn)，太陽(yáng)能電池的效率穩(wěn)定提升，所有這些因素使得我們利用太陽(yáng)來(lái)滿足全世界所有電力需求――2005年的保守估計(jì)是1.5億千瓦時(shí)――的愿望終于變成了現(xiàn)實(shí)。
　　應(yīng)用最為廣泛的太陽(yáng)能技術(shù)是聚光系統(tǒng)。成排的聚光鏡對(duì)準(zhǔn)太陽(yáng)，將它的能量聚集在充滿液體（比如油或水）的管道上。然后將液體加熱到大約400攝氏度，產(chǎn)生的蒸汽推動(dòng)傳統(tǒng)的渦輪發(fā)電機(jī)。聚光系統(tǒng)能夠?qū)⑺�所捕捉的太�?yáng)熱量的大約20%轉(zhuǎn)化為電能，和某些商業(yè)光伏電池差不多，但成本相比之下低得多。
　　20世紀(jì)80年代，美國(guó)內(nèi)華達(dá)沙漠建起了9個(gè)聚光太陽(yáng)能發(fā)電莊園，它們的總面積才1平方公里，裝機(jī)容量為35.4萬(wàn)千瓦。這些太陽(yáng)能莊園本來(lái)有擴(kuò)張的計(jì)劃，但在20世紀(jì)90年代初期，由于石油價(jià)格低迷，該計(jì)劃沒(méi)有得到實(shí)施，但它們繼續(xù)向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸送電能�，F(xiàn)在石油價(jià)格高漲，這些計(jì)劃又重新被提起。2005年12月，自1988年以來(lái)美國(guó)第一個(gè)聚光系統(tǒng)在亞利桑那州宣告落成，它的裝機(jī)容量為1000千瓦。
　　其他傳統(tǒng)的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)包括西班牙的陽(yáng)光塔和美國(guó)加州的碟狀鏡。前者的太陽(yáng)能利用率大約為15%，后者約為24%。2006年西班牙方面投資興建了第二座陽(yáng)光塔，裝機(jī)容量為兩萬(wàn)千瓦。美國(guó)加州則在該州的沙漠地帶興建兩萬(wàn)個(gè)碟狀鏡，建成之后裝機(jī)容量將達(dá)到50萬(wàn)千瓦。
　　
　　●光伏電池技術(shù)
　　1954年，美國(guó)的貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)明了第一塊光伏電池；自那以后，電池將光能轉(zhuǎn)化為電能的效率就一直是該技術(shù)的弱點(diǎn)。問(wèn)題的根源在于光伏電池運(yùn)作的方式。所有的光伏電池本質(zhì)上都是半導(dǎo)體材料，每受到一個(gè)光子的撞擊，就會(huì)釋放出一個(gè)電子�？茖W(xué)家們?cè)O(shè)法讓這些電子形成電流。
　　而撞擊這塊半導(dǎo)體的太陽(yáng)光子所攜帶的能量并不相同，并非所有光子都能激發(fā)出電子。
　　貝爾實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)硅最適合于陽(yáng)光中的光子能量譜。即便如此，他們所制造的第一塊電池的轉(zhuǎn)化率只有6%。在隨后很長(zhǎng)一段時(shí)間里，該技術(shù)的進(jìn)展非常緩慢，轉(zhuǎn)化率最高只能達(dá)到百分之十幾，且成本十分高昂，只能派上軍事或航天用途。但過(guò)去10年相關(guān)技術(shù)取得了極大的進(jìn)展，商業(yè)化的光伏電池轉(zhuǎn)化率能夠達(dá)到20%，實(shí)驗(yàn)室的轉(zhuǎn)化率則更高。
　　2006年，艾倫?巴奈特和他在特拉華大學(xué)的同事打破了紀(jì)錄，他們?cè)O(shè)計(jì)的光伏電池的能量轉(zhuǎn)化率高達(dá)42.8%。巴奈特說(shuō)在不久的將來(lái)，轉(zhuǎn)化率為50%的光伏電池將會(huì)進(jìn)入商業(yè)領(lǐng)域。他們的設(shè)計(jì)和現(xiàn)代的生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合在一起，意味著利用太陽(yáng)能發(fā)電的成本已經(jīng)迅速下降。
　　德國(guó)亞琛的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)分析家邁克爾?羅格爾指出，由于這項(xiàng)科研成果，在全世界電價(jià)最高的地方（日本的部分地區(qū)、美國(guó)的加州和意大利），太陽(yáng)能發(fā)電的成本已經(jīng)接近甚至相當(dāng)于天然氣和核能發(fā)電的成本。例如在美國(guó)，平均電價(jià)（傳統(tǒng)方式發(fā)電）是每度電10美分，而太陽(yáng)能發(fā)電的成本已經(jīng)下降到差不多每度電20美分。
　　●光伏電池的利用現(xiàn)狀
　　在這場(chǎng)陽(yáng)光革命中領(lǐng)先的國(guó)家是德國(guó)。2003年11月，由于石油和天然氣價(jià)格飛漲、全球變暖越來(lái)越嚴(yán)重，德國(guó)國(guó)會(huì)批準(zhǔn)了一項(xiàng)“饋入稅”計(jì)劃，這項(xiàng)計(jì)劃給太陽(yáng)能開(kāi)辟了廣闊的市場(chǎng)。任何人只要利用太陽(yáng)能發(fā)電，就能把所發(fā)的電賣給國(guó)家電網(wǎng)，價(jià)格為每度45～57美分，這幾乎是市場(chǎng)價(jià)的3倍――消費(fèi)者用電每度只需支付19美分。法律規(guī)定德國(guó)的電力公司在2024年之前必須按照這個(gè)價(jià)格收購(gòu)居民利用太陽(yáng)能所發(fā)的電。這項(xiàng)計(jì)劃使大量的德國(guó)人產(chǎn)生了投資太陽(yáng)能電池板的興趣。時(shí)至今日，德國(guó)的光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)超過(guò)30萬(wàn)套。這讓德國(guó)成為全世界增長(zhǎng)最快的光伏發(fā)電市場(chǎng)。世界上已經(jīng)安裝的光伏電池板有55%在德國(guó)，每年能夠利用太陽(yáng)能發(fā)電30億瓦特，相當(dāng)于3到5座傳統(tǒng)的發(fā)電廠。
　　意大利和西班牙在2006年追隨德國(guó)的腳步，也頒布了他們的“饋入稅”方案；美國(guó)加州的太陽(yáng)能促進(jìn)計(jì)劃投入了28億美元的現(xiàn)金，資助新安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)，分?jǐn)傁聛?lái)每瓦特的資助額大約為2.5美元。羅格爾預(yù)測(cè)到2008年，將會(huì)有20個(gè)國(guó)家頒布同樣的稅收方案。
　　人們希望，通過(guò)刺激需求，這些資助也會(huì)刺激光伏技術(shù)研究和相關(guān)材料的制造技術(shù)，將光伏發(fā)電的成本降下來(lái)。這可能有助于加速已經(jīng)存在的光伏技術(shù)的發(fā)展，但也有可能將這個(gè)產(chǎn)業(yè)逼進(jìn)死胡同，因?yàn)橛霉璨牧现瞥傻墓夥�電池板很快就�?huì)到達(dá)轉(zhuǎn)化率的理論極限――大約為30%。然而，澳大利亞新南威爾士大學(xué)的馬丁?格林認(rèn)為，人們有可能利用其他材料制造出轉(zhuǎn)化率極限為74%的光伏電池。而且盡管這些資助從某些方面來(lái)講刺激了市場(chǎng)，但多數(shù)分析家認(rèn)為現(xiàn)有光伏電池的成本還是太高，無(wú)法成為主流。
　　
　　●新技術(shù)帶來(lái)的曙光
　　所以有許多研究人員開(kāi)始尋找其他的替代方案。最為便宜的光伏電池是薄膜電池，薄膜電池的體積只有傳統(tǒng)光伏電池體積的1%，而且它的禁帶可以通過(guò)調(diào)整薄膜中所含成分的比例而得到改善。例如，一種由銅、銦、鎵和硒混合而成的電池很便宜，但在實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)中，它的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)能夠達(dá)到19%左右。
　　此外還有通過(guò)濾鏡或者納米晶體（nanocrystals）來(lái)提高轉(zhuǎn)化率的方法。但是最有效和前景最為廣闊的當(dāng)屬塑料光伏電池技術(shù)。圣巴巴拉加州大學(xué)的艾倫?希捷和同事一起發(fā)明了一種能夠?qū)щ姷乃芰稀＿@種半導(dǎo)體塑料和硅以及其他光伏電池材料一樣，都能夠讓光子釋放出電子。2007年7月份，希捷成功地研制了一塊轉(zhuǎn)化率達(dá)到6.5%的塑料光伏電池，創(chuàng)下了新的紀(jì)錄。希捷指出，塑料光伏電池真正誘人的地方在于，一旦技術(shù)成熟，我們能夠像印刷報(bào)紙一樣生產(chǎn)光伏電池�！拔覀兊哪繕�(biāo)是達(dá)到10%的轉(zhuǎn)化率，而且最終將會(huì)超過(guò)目標(biāo)，”他說(shuō)，但他并不在意轉(zhuǎn)化率的問(wèn)題。“關(guān)鍵的因素是每瓦特多少美元，”他說(shuō)，“即使我們的轉(zhuǎn)化率低于硅，但在每瓦特成本上我們?nèi)匀徽加袃?yōu)勢(shì)，因?yàn)樗�的生產(chǎn)成本極其低廉�！�
　　也許利用太陽(yáng)能的前景就在于塑料光伏電池。這是一場(chǎng)漫長(zhǎng)的革命，但經(jīng)過(guò)多年的不懈研究，加上一群真正有信心者開(kāi)始劃撥的投資，太陽(yáng)能時(shí)代終于到來(lái)了。

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