西门子公司将导电聚合物与巴基球相结合制成了新型电池。上世纪90年代初,物理学家萨里塞夫希和黑格发明了一种新型光电装置,他们将导电塑料和巴基球(碳-60分子)溶液倒入一玻璃圆盘,旋转的圆盘将溶液扩散成薄膜。导电塑料吸收光子,释放出电子然后被巴基球吸引,并被输送到一电极。换句话说,薄膜起到了太阳能电池的作用。最初电力输出很弱(不到输入太阳能的1%),但“可印制”太阳能电池的原理却因此得到验证。1996年,萨里塞夫希到开普勒大学工作,他组建研究小组,以提高这种电池的电力输出能力。此后一位年轻的聚合物科学家博拉邦克加入该小组。2000年,萨里塞夫希和博拉邦克找到了一种使塑料和巴基球可以得到更好混合的新方法, 从而将电力输出能力增加了一倍。2001年,博拉邦克到西门子公司工作,他所领导的小组今年初,又大大提高了这种电池的电力输出, 可以捕获输入太阳能的10%。博拉邦克认为,现已到了走出实验室,进行大规模生产演示的时刻。
科纳卡公司走的是另外一条研发路线。科纳卡公司制造的光电薄膜与西门子公司的不一样。“科纳卡”的薄膜不采用巴基球,而是依赖于涂有吸光染料的二氧化钛半导体颗粒,它制造容易、成本也低。科纳卡公司的太阳能发电薄膜工艺类似于近代印刷厂中快速的操作过程。采用这种自动化的喷涂工艺来制造太阳能电池,可使利用太阳能为汽、电混合车的电池充电,进而减少对石油燃料的依赖成为可能。最终,这种太阳能电池甚至能覆盖整座建筑物,为电网输送电力。科纳卡公司希望明年销售其太阳能电池薄膜,用于家用电器和军事装备。
而在加州创立的“纳米太阳”公司(Nanosolar)正试验可在任何表面上喷涂的太阳能电池。它已筹集到500万美元风险资金,正在探索自动将纳米材料装配成精确排序结构物的新技术。该技术可向建筑物瓷砖、车辆和木板上喷涂光电材料。
无论是科纳卡公司研发的薄膜,还是塑料太阳能电池所取得的进展,都是因为材料科学,特别是纳米材料领域的研究取得了重大突破。专家认为,未来最有希望的太阳能装置,是导电塑料和纳米材料的混合产品,这两种材料的混合溶液能以类似于喷墨打印的方式,被印刷在表面上。在表面上,纳米材料能自己装配成结构物,而所有过程无需人来进行干预。尽管让上述这些电池在转换效率上同火电、风能及核发电相竞争仍然是一个期待的目标,但专家们说,这一目标是可以达到的。奥地利开普勒大学材料物理学家萨里塞夫希说:“道路已被开通,雪崩已经开始。”
纳米技术先驱、诺贝尔化学奖获得者斯马利确信:“太阳能驱动的电网不仅是可能的,而且也是必然的。纳米技术能帮助解决能源问题,通过提供新工具和新材料,广泛地使用太阳能在经济上是可行的。”但他认为,这一任务要花费几十亿美元,并且要集中全世界大多数的化学家和物理学家,才能使上述预言得以实现。《科技日报》2004.06.25文/张孟军