透明太阳能板可将窗户、手机转化成电源

维拉德米‧布洛维（左）和麦尔斯‧巴尔（右）合创「无所不在能源公司」（Ubiquitous Energy），他们正打造透明太阳能电池，最终可能将它安装在日常生活用品上，例如手机和窗户，好让这些物品的表面发电。 Photograph by Justin Knight

（神秘的地球报道）据美国国家地理（撰文：Marianne Lavelle 编译：苏睿哲）：「这是颠覆想像的太阳能，」新创公司的执行长提到在大楼和电子装置上运用透明太阳能电池时这么说。

炎炎夏日，朝南的办公室里热得让人直冒汗，太阳能穿透窗户冒出的热力，使人无法忽视。

如今，只要是享有声誉的都市建筑设计师，必然会在设计工作空间时，使用经过特殊处理的窗户，降低太阳散发的刺眼光线和热气。

不过，假使窗户的涂层能发挥更好的效用，胜过将阳光阻挡在外呢？倘若这层薄膜可以捕捉太阳能，用来点亮办公室照明、驱动电脑，尤其是让空调运转呢？

「透明」太阳能电池的构想，就是来自于此。历经至少20年的大学研究及美国政府的资助，新创公司期盼不久就能将这种技术投入市场。

打造透明太阳能电池的先锋研究人员，借助于有机化学，成功突破了太阳能发展的最大局限之一。虽然文明世界的现有能源当中，以太阳的潜力最大，不过我们对这种能源的掌握却很有限。架设在屋顶上的太阳光电板，将阳光转换成电力的最高效率只有20%。

经过不断研发，太阳能板的转换效率已然提高。但是一些科学家主张，若要充分利用太阳能，也必须扩充用来吸收阳光的设备数量，办法就是打造几乎透明或完全透明的电池。

「这是颠覆想像的太阳能，如此一来，我们马上就有了大量可运用的表面积，」麦尔斯‧巴尔说。他是无所不在能源公司的执行长，同时也是创办人之一。这家位于矽谷的新创公司，由麻省理工学院和密西根州立大学的研究人员组成。「你可以尽情想像那是何种情景。在我们看来，这种技术的应用，最终将无所不在。」

不可见光谱的电能

小学课本教过有关光的知识，就是透明太阳能电池的概念基础：太阳以可见光和不可见光的形式，传送太阳能，而紫外线和红外线属于不可见光。太阳能电池的设计，就是只捕捉光谱中的不可见光，并让其他所有可见光穿透。换句话说，太阳能电池看起来就是透明的。

打造这种材质的秘诀就是有机化学。科学家至少从1990年早期开始，就运用碳、氢、氧和一些地球所有生命中可找到的其他元素作为基础构件，致力于设计出能够传输电子（也就是传送电流）的分子阵列。

「有机化学之美，就在于可以运用各式各样的材料，」尼可斯‧柯比达奇表示。他是美国能源部位于科罗拉多州哥登的国家再生能源实验室（NREL）资深研究科学家。 「可能性无限，但也不能等闲视之，我们非常了解自己的需求。你可以将这种材质设计成人眼所见的绿色、蓝色、其他颜色，或者是透明的。」

不过，只吸取太阳的不可见光，意味着转换效率会大打折扣。虽然无所不在能源公司已经和马里兰的一家私人小公司合作研发透明太阳能电池，而这家名为「太阳能窗户科技」（Solar Window Technologies）的公司希望将这个构想推销给大楼使用，不过柯比达奇说，因为效率的缘故，他们的研究团队主要还是以建造不透明的有机太阳能电池为主，以便能同时捕捉可见光。

无所不在能源公司的研究团队相信他们想出了最佳配方，而这个配方是以一项受到美国政府支持、且在2011年由麻省理工学院科学家发表的研究为基础。

「通常会直接在透明度和效率等级之间做出取舍，」巴尔说。 「运用我们的做法，就能够以高透明度等级，取得数量可观的能源。」

巴尔指出，无所不在能源公司正持续努力，希望能达到10%以上的转换效率，虽然仍比矽的效率低，但这种技术可以装设于更广泛的范围。 「我们周遭的玻璃面，多到数不清，」巴尔说。

有机的优势

柯比达奇指出，有机太阳能板还有另一个优势。传统矽太阳能板的制造，通常是在高温炉中将石英砂处理成矽，但是有机太阳能电池的涂层在制造上不但耗费更少能源，一旦投入生产，所需的成本应该也会远低于矽太阳能板。

「不需要超高真空室，也不必将任何东西加热到300到400度，」柯比达奇说。只要使用标准涂膜制程，就能让太阳能材料沉积，一切都在环境温度下进行。无所不在能源公司的工程师，正在打造比人的一根发丝还细1000倍的有机光电结构体。

绿能媒体研究（GTM Research）的市场研究公司副总裁谢尔‧卡恩，本月稍早在Reddit社交网站的「有问必答」看板上，特别强调透明太阳能电池在制程成本上的优势。不过他也表示，透明太阳能板的公司未来与建构完善、转换效率更高的传统太阳能板竞争时，恐怕难以筹措到足够资金来提高生产效率。

巴尔说，无所不在能源计画先以小规模的方式向外界展示这项技术的优点。目前该公司位于雷坞的试生产厂区正与行动装置厂商合作，设计利用无所不在能源的技术来发电的智慧型手机、手表和其他小型电子产品的原型。

「我们认为提供电池寿命的额外功能，并解决电池寿命的问题，对我们来说是很好的著力点，」他说。

以透明太阳能发电的行动装置何时问世和定价为何，目前尚不可知。但是巴尔表示，无所不在能源研究团队不认为这项技术会大幅增加行动装置的成本。届时，可别在您的新式太阳能发电智慧手机上寻找太阳能板。如果一切依无所不在能源公司所愿，行动装置萤幕玻璃下那层看不到的涂层，就是太阳能电池。

「理想情况是，」巴尔说，「根本什么都看不出来。」

本文章截自一系列探讨能源议题的特别报导。欲了解更详细的资讯，请造访：能源大挑战（The Great Energy Challenge）。