理論上，解決世界能源問題的辦法十分簡單。找一塊陽光充足的地方，只要半個青海省那么大，然后設(shè)法利用那兒太陽的能量，只要能夠利用其20%，那么問題就解決了――你已經(jīng)擁有足夠的電力來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。
　　有這么簡單嗎？多年以來，每當(dāng)太陽能技術(shù)取得什么進展，人們總會歡呼雀躍地認為新的革命來臨了。但是這些革命每次都以失敗告終，主要是因為太陽能技術(shù)太過昂貴，而且和核能、風(fēng)能等其他替代能源比較起來產(chǎn)出效率太低，沒有足夠的資金來啟動大規(guī)模的太陽能轉(zhuǎn)化項目。最近，事情卻不同了。在政治意愿、經(jīng)濟壓力和技術(shù)進展的共同作用下，我們即將迎來一個太陽能時代。
　　
　　●傳統(tǒng)的太陽能利用技術(shù)
　　石油價格居高不下，民眾普遍認識到石油給環(huán)境造成的破壞，對太陽能電池產(chǎn)業(yè)的投資狂飆突進，太陽能電池的效率穩(wěn)定提升，所有這些因素使得我們利用太陽來滿足全世界所有電力需求――2005年的保守估計是1.5億千瓦時――的愿望終于變成了現(xiàn)實。
　　應(yīng)用最為廣泛的太陽能技術(shù)是聚光系統(tǒng)。成排的聚光鏡對準太陽，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)生的蒸汽推動傳統(tǒng)的渦輪發(fā)電機。聚光系統(tǒng)能夠?qū)⑺�所捕捉的太陽熱量的大約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80年代，美國內(nèi)華達沙漠建起了9個聚光太陽能發(fā)電莊園，它們的總面積才1平方公里，裝機容量為35.4萬千瓦。這些太陽能莊園本來有擴張的計劃，但在20世紀90年代初期，由于石油價格低迷，該計劃沒有得到實施，但它們繼續(xù)向當(dāng)?shù)仉娋W(wǎng)輸送電能�，F(xiàn)在石油價格高漲，這些計劃又重新被提起。2005年12月，自1988年以來美國第一個聚光系統(tǒng)在亞利桑那州宣告落成，它的裝機容量為1000千瓦。
　　其他傳統(tǒng)的太陽能發(fā)電技術(shù)包括西班牙的陽光塔和美國加州的碟狀鏡。前者的太陽能利用率大約為15%，后者約為24%。2006年西班牙方面投資興建了第二座陽光塔，裝機容量為兩萬千瓦。美國加州則在該州的沙漠地帶興建兩萬個碟狀鏡，建成之后裝機容量將達到50萬千瓦。
　　
　　●光伏電池技術(shù)
　　1954年，美國的貝爾實驗室發(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。問題的根源在于光伏電池運作的方式。所有的光伏電池本質(zhì)上都是半導(dǎo)體材料，每受到一個光子的撞擊，就會釋放出一個電子。科學(xué)家們設(shè)法讓這些電子形成電流。
　　而撞擊這塊半導(dǎo)體的太陽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。
　　貝爾實驗室發(fā)現(xiàn)硅最適合于陽光中的光子能量譜。即便如此，他們所制造的第一塊電池的轉(zhuǎn)化率只有6%。在隨后很長一段時間里，該技術(shù)的進展非常緩慢，轉(zhuǎn)化率最高只能達到百分之十幾，且成本十分高昂，只能派上軍事或航天用途。但過去10年相關(guān)技術(shù)取得了極大的進展，商業(yè)化的光伏電池轉(zhuǎn)化率能夠達到20%，實驗室的轉(zhuǎn)化率則更高。
　　2006年，艾倫?巴奈特和他在特拉華大學(xué)的同事打破了紀錄，他們設(shè)計的光伏電池的能量轉(zhuǎn)化率高達42.8%。巴奈特說在不久的將來，轉(zhuǎn)化率為50%的光伏電池將會進入商業(yè)領(lǐng)域。他們的設(shè)計和現(xiàn)代的生產(chǎn)技術(shù)結(jié)合在一起，意味著利用太陽能發(fā)電的成本已經(jīng)迅速下降。
　　德國亞琛的太陽能產(chǎn)業(yè)分析家邁克爾?羅格爾指出，由于這項科研成果，在全世界電價最高的地方（日本的部分地區(qū)、美國的加州和意大利），太陽能發(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，平均電價（傳統(tǒng)方式發(fā)電）是每度電10美分，而太陽能發(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
　　在這場陽光革命中領(lǐng)先的國家是德國。2003年11月，由于石油和天然氣價格飛漲、全球變暖越來越嚴重，德國國會批準了一項“饋入稅”計劃，這項計劃給太陽能開辟了廣闊的市場。任何人只要利用太陽能發(fā)電，就能把所發(fā)的電賣給國家電網(wǎng)，價格為每度45～57美分，這幾乎是市場價的3倍――消費者用電每度只需支付19美分。法律規(guī)定德國的電力公司在2024年之前必須按照這個價格收購居民利用太陽能所發(fā)的電。這項計劃使大量的德國人產(chǎn)生了投資太陽能電池板的興趣。時至今日，德國的光伏發(fā)電系統(tǒng)已經(jīng)超過30萬套。這讓德國成為全世界增長最快的光伏發(fā)電市場。世界上已經(jīng)安裝的光伏電池板有55%在德國，每年能夠利用太陽能發(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年追隨德國的腳步，也頒布了他們的“饋入稅”方案；美國加州的太陽能促進計劃投入了28億美元的現(xiàn)金，資助新安裝的光伏發(fā)電系統(tǒng)，分攤下來每瓦特的資助額大約為2.5美元。羅格爾預(yù)測到2008年，將會有20個國家頒布同樣的稅收方案。
　　人們希望，通過刺激需求，這些資助也會刺激光伏技術(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。這可能有助于加速已經(jīng)存在的光伏技術(shù)的發(fā)展，但也有可能將這個產(chǎn)業(yè)逼進死胡同，因為用硅材料制成的光伏電池板很快就會到達轉(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講刺激了市場，但多數(shù)分析家認為現(xiàn)有光伏電池的成本還是太高，無法成為主流。
　　
　　●新技術(shù)帶來的曙光
　　所以有許多研究人員開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，但在實驗室的實驗中，它的轉(zhuǎn)化率已經(jīng)能夠達到19%左右。
　　此外還有通過濾鏡或者納米晶體（nanocrystals）來提高轉(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)化率達到6.5%的塑料光伏電池，創(chuàng)下了新的紀錄。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，我們能夠像印刷報紙一樣生產(chǎn)光伏電池。“我們的目標是達到10%的轉(zhuǎn)化率，而且最終將會超過目標，”他說，但他并不在意轉(zhuǎn)化率的問題。“關(guān)鍵的因素是每瓦特多少美元，”他說，“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，因為它的生產(chǎn)成本極其低廉�！�
　　也許利用太陽能的前景就在于塑料光伏電池。這是一場漫長的革命，但經(jīng)過多年的不懈研究，加上一群真正有信心者開始劃撥的投資，太陽能時代終于到來了。

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