由于太陽(yáng)能，平均而言，過(guò)去兩年我不要支付電費(fèi)。僅僅因?yàn)樘?yáng)能已經(jīng)相當(dāng)不錯(cuò)，并不意味著它不能更酷。女士們，先生們，我給你們透明的太陽(yáng)能電池板。

這一研究領(lǐng)域涉及幾個(gè)可以改進(jìn)太陽(yáng)能電池板的地方。例如，假如我們可以用太陽(yáng)能集熱器覆蓋窗戶(hù)但仍然讓光通過(guò)，那將是相當(dāng)不錯(cuò)的。并且，作為副用途，它可以允許我們更加有效地使用每個(gè)光子。

每次使用每個(gè)光子兩次

事實(shí)證明，這些目標(biāo)是相互關(guān)聯(lián)的。太陽(yáng)能電池板失去能量的方法之一是光子比太陽(yáng)能電池能夠應(yīng)對(duì)的能量更多。

為了出現(xiàn)電子，太陽(yáng)能電池板的材料（通常是硅）必須吸收具有高于一定量的能量的光子，稱(chēng)為帶隙。能量小于帶隙的光子不能出現(xiàn)電子。那些能量大于帶隙的光子呢？

具有比帶隙更多能量的光子仍然可以出現(xiàn)電子，但是該電子具有大量過(guò)剩的能量，它會(huì)隨著熱量而損失。最后，所有電子以與太陽(yáng)能電池材料的帶隙大致相同的能量離開(kāi)太陽(yáng)能電池板。顯然，保持多余的能量不會(huì)像這樣浪費(fèi)是很好的。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，一組研究人員使用了摻雜鐿（稀土金屬）的納米粒子。鐿碰巧喜歡以幾乎與硅喜歡吸收它的波長(zhǎng)（在太陽(yáng)能電池板中出現(xiàn)電能）發(fā)光。更好的是，在適當(dāng)?shù)那闆r下，鐿會(huì)吸收一個(gè)藍(lán)/紫光子，并以硅的有利能量發(fā)射兩個(gè)光子。最好的是，鐿不喜歡吸收它所發(fā)射的光子，使其不會(huì)干擾面板的操作。

這種新穎的性能組合使得相當(dāng)獨(dú)特的太陽(yáng)能電池成為可能。這個(gè)想法是，具有這種材料的太陽(yáng)能電池板將吸收藍(lán)光，然后為每個(gè)藍(lán)色光子發(fā)射兩個(gè)紅外光子。除了用作太陽(yáng)能電池材料的硅之外，所有東西都忽略了紅外光子。硅吸收紅外光子，為每個(gè)撞擊鐿原子的藍(lán)光光子出現(xiàn)兩個(gè)電子。

這個(gè)重要的，略帶憤世嫉俗的影響是，研究人員可以大膽宣稱(chēng)實(shí)現(xiàn)約160％的效率（由于這個(gè)過(guò)程并不完美，你不會(huì)得到200％）。但也有一些非常酷的上升空間。

引導(dǎo)太陽(yáng)能電池的光

這種雙光子一體化過(guò)程具有一些額外的好處。研究人員創(chuàng)造了一種聚合物玻璃材料，其中嵌入了納米顆粒。顆粒吸收太陽(yáng)光譜中的紫外/深藍(lán)光，但允許其余光通過(guò)。這出現(xiàn)了明顯的透明玻璃結(jié)構(gòu)。

當(dāng)鐿發(fā)射紅外光時(shí)，它重要是在將光線(xiàn)捕獲在玻璃內(nèi)的方向上這樣做。玻璃將光線(xiàn)引導(dǎo)到邊緣，在那里它可以被硅太陽(yáng)能電池吸收。想象一塊帶有光伏框架的玻璃板。

在這個(gè)階段，最終結(jié)果是效率非常低的太陽(yáng)能集熱器。藍(lán)光出現(xiàn)紅外光，效率約為180％。然而，只有百分之三的藍(lán)光被吸收。（請(qǐng)記住它看起來(lái)很透明？這就是原因。）然后就是運(yùn)輸損失，使整個(gè)想法現(xiàn)在有點(diǎn)延伸。

隱形太陽(yáng)能電池板

不過(guò)，看不見(jiàn)的太陽(yáng)能電池板可能在我們的未來(lái)。可以提高吸收效率。研究人員聲稱(chēng)，憑借他們現(xiàn)有的材料和方法，他們應(yīng)該能夠看到三倍的改進(jìn)。

看一下導(dǎo)向系統(tǒng)，我想說(shuō)它們可以減少傳輸損耗并確保絕大多數(shù)紅外光進(jìn)入太陽(yáng)能電池。此外，假如您不介意略帶黃色的視圖，通過(guò)使用光譜中較淺的藍(lán)色部分的光子，材料的變化可以進(jìn)一步提高效率。

最后，硅不是唯一的太陽(yáng)能電池板材料。可以使用更高效的材料-它們非常昂貴。但是，在這種配置中，您只要玻璃板邊緣的太陽(yáng)能電池材料。這減少了每平方米面板所需的光伏材料的量。至少這是研究人員聲稱(chēng)的。

我對(duì)這個(gè)論點(diǎn)并不那么自信。調(diào)整這些高效材料，使其帶隙與太陽(yáng)光譜相匹配。光吸收隨后在較長(zhǎng)波長(zhǎng)處重新發(fā)射將在光譜和材料帶隙之間出現(xiàn)不匹配。你無(wú)法防止這種情況，因?yàn)槟阋蘸驮侔l(fā)射才能獲得光導(dǎo)，沒(méi)有這種光導(dǎo)，你就不會(huì)減少太陽(yáng)能電池板所需的材料量。