太陽(yáng)能漸漸進(jìn)入千家萬(wàn)戶，作用很大，太陽(yáng)能不僅為植物生長(zhǎng)提供光源，而且也能為人類提供能源，現(xiàn)在的光伏發(fā)電就是很大程度上利用了太陽(yáng)能。目前無(wú)機(jī)材料硅晶太陽(yáng)能為最常見(jiàn)、成本效益比最高的太陽(yáng)光電技術(shù)，只是由于其轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到15-22%，近期效率提升幅度也不大、預(yù)期未來(lái)難以再度突破，科學(xué)家一直在尋找其他材料，或是運(yùn)用另一種制程，希望讓太陽(yáng)光電技術(shù)迎來(lái)新的成長(zhǎng)機(jī)遇。

讓硅與其他材料合作其中「串聯(lián)型太陽(yáng)能」就是太陽(yáng)能技術(shù)中新興研究方向，像是澳洲國(guó)立大學(xué)與美國(guó)加州理工學(xué)院近期已攜手合作，運(yùn)用全新的方式將硅與太陽(yáng)光電后起之秀鈣鈦礦組合在一起，澳洲國(guó)立大學(xué)研究員Heping Shen博士表示，若想要把兩種太陽(yáng)能電池組合在一起時(shí)，通常中間還需要一道「連接橋梁」，讓電荷可以在材料間移動(dòng)。

團(tuán)隊(duì)認(rèn)為或許可將這條連接橋梁拆除，雖然橋梁可以達(dá)到穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的作用，但這樣一來(lái)會(huì)增加電池的能源消耗、提升制造過(guò)程的難易度，論文共同作者Daniel Jacobs博士指出，對(duì)此，團(tuán)隊(duì)已研發(fā)出新型電池串聯(lián)方法，不需要中間層就可以讓電荷順利游移，目前他們也已將轉(zhuǎn)換效率提升到24%，未來(lái)有望突破至30%。

而該團(tuán)隊(duì)并非世界唯一一個(gè)研究硅─鈣鈦礦的團(tuán)隊(duì)，美國(guó)布朗大學(xué)與內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校(UNL)年初時(shí)也已著手研發(fā)類似技術(shù)，更希望未來(lái)可藉由設(shè)計(jì)多層、不同能隙的材料來(lái)提升光電轉(zhuǎn)換效率。瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)與瑞士電子和微技術(shù)中心(CSEM)的科學(xué)家則在6月時(shí)成功將硅與鈣鈦礦相結(jié)合，兩種太陽(yáng)能材料能截長(zhǎng)補(bǔ)短，鈣鈦礦負(fù)責(zé)將綠光、藍(lán)光轉(zhuǎn)換為電能，硅則負(fù)責(zé)紅光、近紅外光，最終將轉(zhuǎn)換效率提升到25.2%。

材料的多種排列組合太陽(yáng)能材料百百種，除了已經(jīng)達(dá)到商業(yè)化的硅晶太陽(yáng)能、薄膜太陽(yáng)能電池，還有鈣鈦礦與有機(jī)等材料可供科學(xué)家選擇，因此隨著科學(xué)家愈加看重串聯(lián)型太陽(yáng)能電池，也有越來(lái)越多有趣的材料排列組合登場(chǎng)。

像是看好高轉(zhuǎn)換效率銅銦鎵硒(CIGS)太陽(yáng)能與鈣鈦礦的低成本易制造優(yōu)勢(shì)，加州大學(xué)洛杉磯分校9月時(shí)運(yùn)用這兩種材料，打造出轉(zhuǎn)換效率達(dá)22.4%的鈣鈦礦─CIGS太陽(yáng)能電池，比利時(shí)歐洲跨校際微電子研究中心(IMEC)也不落人后，9月中旬進(jìn)一步將轉(zhuǎn)換效率突破至24.6%。

加州大學(xué)洛杉磯分校教授楊陽(yáng)(Yang Yang)表示，利用串聯(lián)太陽(yáng)能電池設(shè)計(jì)，同一個(gè)電池可吸收兩種不同光譜范圍的能量，與單單一層CIGS太陽(yáng)能相比，這種方式可大幅增加光電轉(zhuǎn)換效率。IMEC也指出，上層的鈣鈦礦太陽(yáng)能板能吸收大部分可見(jiàn)光，底下的CIGS電池則可吸收近紅外光，這讓太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率表現(xiàn)遠(yuǎn)比單一的鈣鈦礦與CIGS電池還要好。

除了鈣鈦礦─CIGS太陽(yáng)能組合之外，也有科學(xué)家瞄準(zhǔn)具有可大量制造、價(jià)格低廉、材地柔軟可撓曲等特性的有機(jī)太陽(yáng)能，制造出串聯(lián)型有機(jī)太陽(yáng)能電池。比如美國(guó)密西根大學(xué)4月研發(fā)出轉(zhuǎn)換效率達(dá)15%、壽命長(zhǎng)達(dá)20年的有機(jī)太陽(yáng)能電池，不僅已達(dá)到商業(yè)化標(biāo)準(zhǔn)，更有機(jī)會(huì)讓太陽(yáng)能成本再次下降。

中國(guó)南開(kāi)大學(xué)科學(xué)家也在8月時(shí)將串聯(lián)型有機(jī)太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率提升到17%，透過(guò)不同有機(jī)材料讓光吸收范圍相互互補(bǔ)，其中前側(cè)材料可吸收300-720nm波長(zhǎng)的光，另一材料則負(fù)責(zé)720-1,000nm，穩(wěn)定性也大幅提升，166天初步測(cè)驗(yàn)后電池效率僅下降4%左右。

相信在未來(lái)為了讓太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率更上一層樓、進(jìn)一步提升太陽(yáng)能成本效益比，眾多科學(xué)家正努力嘗試新技術(shù)與新材料，雖然這些都還是實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，實(shí)際效率與壽命尚未經(jīng)過(guò)戶外環(huán)境的嚴(yán)苛考驗(yàn)，但隨著時(shí)間流逝與技術(shù)愈加成熟，未來(lái)新興串聯(lián)型太陽(yáng)能技術(shù)或許有機(jī)會(huì)跨出實(shí)驗(yàn)室。如果某一天人們能高效利用太陽(yáng)能，相信能解決很大的能源問(wèn)題，畢竟太陽(yáng)能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。