清潔時代的「烏托邦」將寄希望於太陽能熱光伏電池

技術突破：一種可以讓太陽能電池效率翻倍的技術。

重要意義：這項新設計可能會催生出在日落後依然可以工作的廉價太陽能發電技術。

主要研究者：

- David Bierman、Marin Soljacic、Evelyn Wang（麻省理工學院）

- Vladimir Shalaev（普渡大學）

成熟期：10到15年

太陽能電池板覆蓋了越來越多的屋頂，但是，儘管這項技術已經發展了幾十年，這些矽片組成的電池組件仍然笨重、昂貴而且低效。理論上的限制讓這些常規的光伏電池板只能吸收太陽光中的一部分能量。

但是，麻省理工學院的一個科學家團隊已經製造了一種全新類型的太陽能設備，利用工程創新和最新的材料科學進步來捕獲更多的太陽能。

該技術的秘訣在於先將太陽光變成熱能，然後將其重新變成光，而且聚集在太陽能電池可以使用的光譜範圍內。

雖然許多研究人員已經在這項被稱為是太陽能熱光伏的技術上研發了多年，但麻省理工學院的這個裝置是第一個可以比只使用光伏電池吸收更多能量的裝置，表明該方法可以顯著提高效率。

標準硅太陽能電池主要捕獲從紫色到紅色的可見光。再加上其他條件的限制，它們永遠不能把太陽能中超過32％的能量轉化為電能。麻省理工學院的這個設備仍然是一個粗糙的原型，而且運行效率只有6.8％，但是通過各種辦法提高效率後，其效率可以大約達到傳統光伏的兩倍。

MIT團隊研發的原型設備，陽光從中間的窗口射入真空腔。

這個創新設備的關鍵步驟是開發了一種叫做吸收-輻射器的東西——它本質上就是一個放在太陽能電池上方的光漏斗。吸收層由實心的黑色碳納米管構成，用來捕獲太陽光中的所有能量並將其中的大部分轉化為熱。

當溫度達到約1000℃時，相鄰的輻射層再將這些能量以光的形式輻射出來，而這時，這些輻射出來的光的光譜已經基本窄到光伏電池可以吸收的範圍。

用於捕獲太陽光，並將其轉化為熱能的黑色碳納米管層。

麻省理工學院團隊的這項技術當然也有其弊端，比如部分部件相對而言仍然非常高昂，以及目前僅能在真空環境下工作等。但其經濟性應該會隨著效率的提高而提高。

此外，研究人員還在探索如何去利用太陽能熱光伏電池的另一個優勢。因為熱比電更容易儲存，所以應當可以將由裝置產生的過量的熱量儲存起來，這樣即使在太陽不發光時也可以用於產生電力。

如果研究人員可以整合儲熱設備，並提高效率水平，該系統有朝一日將可以實現清潔、廉價和連續的太陽能電力供應。