由于太陽能，平均而言，過去兩年我不要支付電費(fèi)。僅僅因?yàn)樘柲芤呀?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能電池板。

這一研究領(lǐng)域涉及幾個(gè)可以改進(jìn)太陽能電池板的地方。例如，假如我們可以用太陽能集熱器覆蓋窗戶但仍然讓光通過，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。太陽能電池板失去能量的方法之一是光子比太陽能電池能夠應(yīng)對(duì)的能量更多。

為了出現(xiàn)電子，太陽能電池板的材料（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剩的能量，它會(huì)隨著熱量而損失。最后，所有電子以與太陽能電池材料的帶隙大致相同的能量離開太陽能電池板。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)特的太陽能電池成為可能。這個(gè)想法是，具有這種材料的太陽能電池板將吸收藍(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實(shí)現(xiàn)約160％的效率（由于這個(gè)過程并不完美，你不會(huì)得到200％）。但也有一些非常酷的上升空間。

引導(dǎo)太陽能電池的光

這種雙光子一體化過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。顆粒吸收太陽光譜中的紫外/深藍(lán)光，但允許其余光通過。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)，它重要是在將光線捕獲在玻璃內(nèi)的方向上這樣做。玻璃將光線引導(dǎo)到邊緣，在那里它可以被硅太陽能電池吸收。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。

隱形太陽能電池板

不過，看不見的太陽能電池板可能在我們的未來。可以提高吸收效率。研究人員聲稱，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)入太陽能電池。此外，假如您不介意略帶黃色的視圖，通過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)，沒有這種光導(dǎo)，你就不會(huì)減少太陽能電池板所需的材料量。