随着能源危机的到来，作为新能源的代表光伏产业得到了迅猛的发展。从1839年法国科学家发现液体的光生伏特效应算起，太阳能电池已经经过了160多年的漫长的发展历史。光伏产业的不断发展，如何离得开技术的开拓创新？
亚利桑那大学开发出望远镜太阳能电池 效率加倍
近日，受太空望远镜技术和高效太阳能电池技术的启发，亚利桑那大学一个科研小组开发出一款“望远镜太阳能电池板”，和标准的光伏电池相比，其效率提升了一倍。该电池的设计基础是一个盘状的镜子（类似广泛应用于聚光太阳能发电厂的镜子），它可以提高阳光的密度。该装置将光子聚集起来，使得有更多的光子可以在太阳能电池内转换为电能。
“通过使用镜子将阳光聚焦在小巧却超级高效的光伏电池上，我们有潜力使其发出的电量是目前最好的光伏电池所发电量的2倍。” 天文学和光学科学系教授，Steward天文台镜实验室主任Roger Angel说。
该团队还在致力于追踪太阳轨迹，以使得输出功率在全天都达到最大化。“跟踪器是全自动的，”亚利桑那大学光学学院的一名研究生Blake Coughenour解释道，“系统会在早晨将其唤醒并且转向东方，它知道太阳将升高至何处，甚至在太阳还在地平线以下的时候。它将全天跟踪太阳的路径直至日落，然后到了晚上它自己将停止工作。”
7×7英里跟踪器和太阳能电池板有能力在有日照的时候有能力全天发10GW的电，这就等效于美国最大核电站帕洛弗迪核电站一天的发电量。Angel的团队仍在致力于改善该技术，最近美国能源部还拨款150万美元给其团队，其科研范围也将拓展至太阳能热能技术。
IBM联盟打造全新光伏电池 光电转换率达11.1%
IBM之前与旺能光电（Del Solar）、Solar Frontier以及东京应化公司（Tokyo OhkaKogyo）结成联盟，共同研发光伏电池技术。最近他们展示了新款的电池产品，这种电池由铜、锌、锡（简称CZTS）这些常见的元素制成，光电转换率达到了11.1%。
虽说还比不上硅电池，但跟其它产品相比效率已经高出10%啦。CZTS产品可以通过印刷技术制成，其产电能达到每年500千兆瓦（比产电能最接近的产品多出5倍）。IBM联盟希望在未来几年中改进CZTS产品的效率，要是能让其成为低价、随处可见的优质能源就再好不过啦，我们都在期待生活中能“充满”太阳能的日子可以快些到来呢。
聚合物有机光伏电池效率达9.31% 创世界纪录
近日，Phillips 66，中国南方科技大学，Solarmer Energy联合推出的聚合物有机光伏电池效率创造了新的世界纪录，达到了9.31%。该效率获得了位于加州长滩的纽波特技术和应用中心光伏实验室的认证。
“该效率的突破给有机光伏电池的商业化提供了一个良好的契机。” Phillips 66可持续技术总经理Phillips 66博士说，“这是行业内一个重要的里程碑，该技术有潜力为世界提供真正的低成本能源。”
新的记录的诞生是Solarmer材料开发团队，由何挺（音译）博士做负责人的Philips 66 Technology可再生能源小组，和中国南方科技大学吴宏斌（音译）领导的科研小组三方合作的结果。该电池利用了一款由Solarmer和Philips 66联合开发的聚合物，还有由中国南方科技大学聚合物光电材料和设备中心开发的接口技术。
“我们的接口技术显著改善了有将光伏电池的效率，并且和卷对卷工艺相兼容。这对于大规模生产高效率、低成本有机光伏电池是重要的。”吴教授说。
有机光伏电池重量轻，在弱光下有更好的性能，并且易于生产，这使得它成为和目前的传统能源技术相平等的、有潜力的、具有成本效益的可再生能源技术。
Solarmer仍然在坚持他的使命--将有机光伏电池技术商业化，不断取得新突破“对达成该目标是至关重要的。我们有信心很快打破10%的效率线。”Solarmer总裁和联合创始人Woolas Hsieh说，“Solarmer正在建设一个生态系统来覆盖整个有机光伏产业链。形成合作伙伴关系是一种最聪明的，也可能是唯一的前进的方法。公司目前正在集中精力改善生产技术，目标是在2013年将首批有机光伏产品推向市场。”
新型太阳能电池使用更普通金属 成本更低
近日，科学家称价格更便宜的太阳能技术需要覆盖在装有发电屋瓦的屋顶上，足够的太阳光照射到屋顶上可以提供美国全国所需电力的至少一半。
通过阳光发电的屋瓦可以像传统盖屋顶一样安装，已经是商业性的了。但是科学家认为，一款新的使用地球含量丰富的材料制成的、破世界记录的太阳能电池可以使他们更让人负担得起，更容易将光伏集成到建筑中去。
他们的报告是在第244届国家会议暨展览会的可持续性研讨会上作出的。该会议于本周在费城举行，由世界上最大的科技学会--美国化学学会主办。
演讲者之一Harry A. Atwater博士说，“可持续性涉及到一些正在开发中的技术，该技术可以进行长期生产，使用的资源可以满足今天的需求，同时也不危害后代满足他们自己的需求。这就是我们用这些新型太阳能电池所要做的事情。”
该新型光伏技术使用丰富的，廉价的材料，例如铜和锌--“地球上含量丰富的材料”，代替了铟，镓和其他所谓的“稀土元素”。这些物质不仅仅是稀有的，而且是很大一部分是由外国供应的，中国的稀土元素储量超过了全球的90%，稀土元素可以用来制造混合动力汽车电池，磁性材料，电子和其他高科技产品。Atwater和James C. Stevens博士描述了他们的成果，使用廉价的和可持续的材料代替光伏电池中的稀土元素和其他贵金属。
加州理工学院的物理学家Atwater和陶氏化学公司的化学家Stevens领导了一个合作小组，去开发新的适合太阳能电池的电子材料。
Atwater和Stevens描述了由磷化锌和铜氧化物制成的新电池的开发和测试，他们打破了由已存在的由锌和铜制成的薄膜太阳能电池达到的电流和电压记录。像磷化锌和铜氧化物这种材料应该有能力达到高效，发电成本接近煤电厂。这个里程碑将在20内到来，Atwater说。
Stevens帮助开发Dow PowerHouse 太阳能屋瓦，该产品于2011年10月推出，可以发电，而且可以向传统盖屋顶一样安装。该屋瓦采用铜铟镓硒光伏技术。他的团队现在正着眼于将地球上含量丰富的可持续材料集成到PowerHouse呜哇中，以使他们的应用更广泛。
美国有大约690亿平方英尺合适的住宅屋顶面积可以用来太阳能发电。阳光照射在屋顶上的发电量可至少达到全国所需电量的50%，还有人估计，这个数字接近100%。使用earth-abundant技术，可以收获能量，消费者和环境都可以获得巨大利益。
太阳能级多晶硅提纯产业化在即
中科院福建物质结构所承担的太阳能级多晶硅材料提纯关键技术研发及检测服务平台标准化建设项目上周通过验收，项目成果已在福建亿田硅业有限公司获得应用，大规模产业化在即。
据项目主持人介绍，在项目实施过程中，他们突破了冶金法除硼的动力学极限，结合高真空除磷技术和真空熔炼定向凝固一体化技术，成功开发出一套具有普适性和自主知识产权的完整冶金法提纯多晶硅工艺，获得了高纯度（6N）的冶金法太阳能硅材料。采用该工艺可将硼、磷含量在10毫克/千克以上的工业硅原料，提纯至硼含量0.5~0.6毫克/千克、磷含量0.2~0.3毫克/千克的硅材料、金属杂质含量低于0.1毫克/千克，成品率达到60%，具有较好的产业化应用前景。
项目组还与福建亿田硅业有限公司合作，研发了炉外精炼与改进型二次精炼/定向凝固等核心关键技术，形成一套完整的多晶硅生产工艺，建成一条年产1500吨的多晶硅生产线。产品的硼、磷含量均在1毫克/千克左右，金属杂质含量低于0.8毫克/千克，成品率达到66%，能耗降低到90千瓦时/千克。
此外，该项目还以太阳能级硅材料标准分析测试平台和半导体光伏材料和器件的物理机制研究平台为依托，建成了太阳能级多晶硅材料综合测试实验室，并通过CMA计量认证。
“空中光伏发电”与压缩空气“蓄电”相结合，实现能源地产地消
充分利用缆绳支撑的柔性构造及钢管桩
将道路、停车场、休耕地等的上空变成“发电站”——日本九州大学名誉教授太田俊昭提出了“空中光伏发电”方案，其特点是，没有专用的场地也能制造能源。首项计划目前正在进行中。该计划所描绘的构想是，将空中光伏发电与利用压缩空气的“蓄电”系统相结合，建设能够实现能源地产地消的城市。
太田俊昭名誉教授提出了能够稳定供给电力和抗灾能力强的城市建设方法。他强调，要想实现这两点，土木技术不可或缺。
光伏电池板的设置参考了用缆绳支撑桥梁的思路。为了保护城市不受大地震及海啸的破坏，防波堤、堆土、高台都使用钢管进行修建，以确保强度。在钢管内设置“蓄电”系统，以备发生灾害等时使用。
充分利用斜坡及道路的上空
太田俊昭名誉教授提案的“空中光伏发电”，并不是像百万瓦级太阳能发电站那样在专用土地上安装地上设置型设备，而是利用公共土地的上空。
太田名誉教授说：“即使受到能够吹倒树木的强台风袭击，向四面八方错综复杂地伸展枝蔓的常春藤也能够完好无损地幸存下来。这种情景让我切实感受到了柔性构造的好处。”受此启发，他设想出了将柔性构造与刚性构造相结合的低空缆绳方式。
在混凝土块地基上设置轻质混凝土的格子构件。在格子构件上面安装光伏板，并用缆绳进行支撑。这样可以顺应某种程度的地面沉降，适合在地基松软的土地以及倾斜地面上进行设置，不需要大规模的平整工程。
而中空吊装方式则是树立起支柱，采用吊桥的方法对光伏板进行支撑。在已有的道路、停车场、仓库及弃耕地上，可采用该方式进行设置。太田名誉教授说：“根据地形只对建立支柱处进行平整即可，因此，给环境造成的负荷较小。日本全国约有130万公顷公共用地的道路、多达约40万公顷的弃耕地，其上空都可加以利用。”
采用中空吊装方式的第1套发电设备，将在福冈县某公司的材料堆放场进行建设，目前尚在计划研究阶段，力争在年内动工。计划在500平方米的场地上，在地上4米高处设置近50千瓦（kW）的光伏电池板。
利用钢管实现防灾及“蓄电”
为了将电力作为能源储存起来，太田名誉教授想出的方法是，在作为构件使用的直径为1～2米的钢管中分散贮藏压缩空气。其原理是：利用晴天时生产的电力的剩余部分驱动压缩机，以制造压缩空气，并储存在专用容器中；在雨天、夜间以及灾害时，利用压缩空气驱动涡轮机进行发电。在欧美，将压缩空气储存到地下基岩内的方法已实现了实用化。
在有可能发生海啸灾害的沿岸地区，建造以钢管桩构成的透过式防波堤。在陆地区域，打入耐震钢管桩，建造垫高的人工地基。预先在钢管内设置可储存压缩空气的空间。太田名誉教授强调：“应以当地为主体，推进符合当地特点的计划。”
台湾淡江大学完成台湾首架太阳能动力无人飞机
淡江大学今天表示，航空太空工程系用低污染的太阳能电池作动力，并透过演算设计，完成台湾首架太阳能动力无人飞机。
淡江大学表示，无人飞行载具是近十年民间航空和军事航空的重要潮流之一，因为无人载具的生产和维护，比一般载人飞行载具更加容易与便宜，因此能以最少成本去执行高风险任务。
淡江大学航空太空工程学系副教授马德明领导的研究团队，用低污染的太阳能电池作动力来源，并透过参考机翼面积和巡航速度的性能参数方程式，和基因演算法来设计，完成国内首架太阳能动力无人飞机「鸑鷟」号。
马德明表示，用太阳能电池获取最大功率，能满足飞机推力及机载电脑系统的电力需求，由于执行长空任务的高续航飞行载具常要携带大量燃料，因此牺牲很多载重量，而太阳能目前仍取之不尽、用之不竭，用作动力来源，可协助解决现在高续航飞行载具的不便。
台湾淡江大学（英文简称：TKU，中文简称：淡江），前身为成立于1950年的淡江英语专科学校，先后开设三年制及五年制课程，1958年改制为四年制文理学院；1980年获准升格为大学。
新概念太阳能电池有革命性突破
TüV南德意志集团（TüV SüD）光伏部门全球主管Robert Puto指出，可再生能源领域中，太阳能因其巨大的发展潜力脱颖而出，但目前发展该产业最大的障碍是在实现经济可行性的同时如何保证产品质量，太阳能电池板的长期可靠性是其能否被市场接受的关键。
TüV南德意志集团是一家全球领先的可再生能源领域测试、认证、检验、培训和知识服务提供商。该集团在光伏领域为客户提供了全方位服务，从传统的组件、零部件的测试认证到工厂检查，现在还新提供如盐雾、氨气、PID（系统电压耐久性）等测试认证服务。
“我们将不断地跟踪技术和标准的发展，及时推出新的测试和服务，为光伏产业做出第三方认证机构应有的贡献。”Robert Puto表示，“作为该部门的全球主管，我很荣幸能监督、协助并敦促这些项目的实施。比如，我和我的团队不仅与制造商合作对太阳能板进行测试和认证，同时帮助承包商、安装公司以及进口商审查供货商和原始设备制造商工厂，包括对准备运到安装现场的货物进行装运前检验等。此外，我们从研发阶段就通过测试和认证的方式对光伏产业提供支持，包括扩展测试项目，提供比现有标准更高的可信程度，并加强了新产品的银行可贴现性。”
值得注意的是，Robert Puto介绍了两个正在发展中的革命性概念，他认为这两个概念能极大发挥太阳能电池板的潜力。这两个概念分别为：第三代光伏电池和3D太阳能电池板。
关于第三代光伏电池，其包含各种在分子级别上具半导电特性的材料，而且优势也比较明显。第一，其电池效率可能是第一代晶体硅和第二代薄膜光伏的2-3倍；第二，第三代光伏电池使用价格较低的高通量印刷和涂层技术，该技术在制造期间耗能较少且设备投资较低，因此会比前几代的成本低不少；第三，第三代光伏电池具有灵活性，其较高的吸光性可以使其厚度只有几微米，且具有高透明度，可以安装在窗户上。
“3D太阳能电池板的优势是形状而不是性能。”Robert Puto称。据他介绍，与2D板不同的是，根据原型机测试，3D太阳能电池板可以捕获到几乎所有照射在太阳能板上的阳光。
第一个3D太阳能电池板是由佐治亚技术研究院于2007年设计而成。眼下，众多的大学和公司都在研究新的设计，今年3月，麻省理工学院工程教授杰弗里·格罗斯曼及其团队设计了一款新型3D太阳能板。这种垂向手风琴式的塔状结构比传统平面排列电池的发电量每平方英尺要高出20倍，并且在阴天和晴天的发电量几乎一样。这一形状是通过一个定制的软件分析工具优选出来的。该软件测试了无数太阳能板结构，从而确定哪种结构能够生产最多的电能，然后再对性能最高的结构的易制性、运输及成本进行评估。
不过，Robert Puto认为，3D板要想取得成功仍然需要克服商业可行性上的各种障碍。与普通的2D结构相比，塔状结构覆盖相同的面积就需要更多的太阳能板，这样一来就会增加制造的成本。不过，有人认为，3D形状可以降低对太阳能跟踪系统的需求，从而抵消增加的成本，但这一想法是否现实需要进行严格的可行性和可靠性测试才能得出。
Robert Puto 表示：“太阳能电池板预设的生命周期是25年以上，因此在实验室和所有生产阶段对其进行测试是确保其能够达到预设生命周期的关键。通过在研发过程中和安装前进行较强的可靠性测试，可以将其在实际操作中的失败率降至最小，而在实际操作中的失败会导致无法挽回的损失或降低能源生产的效率。”
太阳能廉价之道：用金属氧化物代替硅
众所周知，传统的太阳能电池都是用漂亮但昂贵的硅晶体制成的，而最近，来自加利福尼亚大学和伯克利实验室的研究者们发现了一种可以用任何半导体材料制作太阳能电池的方法。这一研究成果很可能将打开廉价太阳能应用的大门。
市面上几乎所有的太阳能电池板都是这样制作的：从一大块硅晶上切下两片薄片（每片厚度约为200微米，即0.2毫米），再在上面涂上一层涂层来增强光伏效应（含磷物质和溴分别被用来制造N型和P型硅片）。然后将这两片硅片叠压在一起，上下接上电极，再在这一整套装置外包上保护性玻璃——看，一块标准太阳能电池就做好了。
从理论上讲，你其实可以在任何半导体材料上涂上涂层来制作太阳能电池。但不幸的是，那些更便宜且更易获得的材料（如氧化铜）无法很好的保持表面的涂层，并最终会导致PN结的解体；硅片可以很好的保持表面涂层，但却非常昂贵。
为了解决这一问题，加利福尼亚的研究者们开发出了一种新型的太阳能电池，被称作＂屏蔽加工场效应光伏电池（screening-engineered field-effect photovoltaics）＂，缩写为SFPV。与传统方法直接在材料上施敷涂层不同，这一新工艺使用微型电场来实现相同的效果。只要这个电场持续存在，PN结就可以一直保持，这块光伏电池也就会持续产生电能。维持这个电场所需的能量也明显小于光伏效应产生的能量。
电场效应其实并不是什么新发现，但将其应用在光伏电池中却是很新奇的想法。加州大学和伯克利实验室的研究者们遇到的主要障碍是：在这一方案中，半导体材料上方需要一层触点来产生电场，但很显然这层导体会挡住到达电池的阳光。他们提出的解决方案也并不复杂：要么使用一层很薄的导体，比如石墨（它是透明的），或者使用很多片狭窄的鳍状导体。
那下一步呢？“这项研究为多种半导体材料（如许多金属氧化物、硫化物和磷化物）在光伏电池中的实际应用打开了大门。目前，我们正在试着为生产出廉价高效的太阳能电池寻找潜力最大的材料。”论文的主要作者威尔·里根（Will Regan）对科技博客Ars Technica说。
即使某种最佳的材料被找到，将其投入大规模生产也不是件容易的事：标准光伏电池是一个巨大的产业（主要在中国），而这些制造商们却没有生产这种新型太阳能电池的设备和技术。和已经在硅材料上投入上万亿美元的计算机芯片产业相比，光伏电池所面对的困难与挑战并没有那么大，但要转向新型的SFPV光伏电池，我们仍然需要做出很多努力。但这项新技术的确可以节约大量的生产成本，毫无疑问，谁能第一个采用这一技术生产出价格明显低于化石燃料的太阳能源，谁就会是未来市场上的赢家。
美开发出无缺陷半导体纳米晶体薄膜
据物理学家组织网8月21日（北京时间）报道，美国麻省理工学院的研究人员利用电子束光刻技术和剥离过程开发出无缺陷半导体纳米晶体薄膜。这是一种很有前途的新材料，可广泛应用并开辟潜在的重点研究领域。相关报告发表在近期出版的《纳米快报》杂志网络版上。
半导体纳米晶体的大小决定了它们的电子和光学性质。但想通过控制纳米晶体在表面上的布置，形成具有均匀结构的薄膜却十分困难。典型的纳米晶体薄膜一般都有能限制自身效用的裂缝，使得科研人员无法测量这些材料的基本特性。
此次制成的无缺陷薄膜的导电率约为传统方法制成的有裂缝薄膜的180倍。科学家称，这一制造方法还能应用于硅表面，制成30纳米宽的薄膜。其诀窍在于使薄膜结构变得均匀，紧贴在二氧化硅基座上。这能通过在纳米晶体层沉积于硅表面之前，将稀薄的聚合物层覆盖在表面上实现。据推测，纳米晶体表面上细小的有机分子亦能帮助它们与聚合物层相结合。
在研究的最初阶段，科研人员生产出的纳米薄膜能发出不可见的红外光。但基于这种系统的工作十分单调，因为每次微调都需要进行耗时颇长的电子显微镜检查。而当成功获取能发出可见光的半导体纳米晶体图案时，意味着研究团队能够大幅加快开发新技术的速度。即使纳米薄膜低于光学显微镜的分辨率限制，纳米晶体亦可作为一个光源，使它们变得可见。
研究人员表示，这种纳米晶体薄膜可以得到多种应用。因为它们不仅能发光，也能吸收多种颜色的光。这有助于形成高分辨率显示器屏幕上的发光像素，或是制成新类型的高效、广谱太阳能电池。同时，这种材料还可被用于开发针对少量特定生物分子的高敏度探测器，例如作为毒素筛选系统或是医药检测设备等。另外，这种技术的成功也开启了有关电子在纳米晶体薄膜内如何移动的新研究，此前这一直被视为学界的一大难题。
休斯敦大学：自洁纳米涂层让太阳能电池板更高效
休斯敦大学的研究人员开发出一种纳米涂层，可使太阳能电池板更容易保持清洁及更高的工作效率，降低了维护和运营的成本。
这个正在申请专利的产品，由该大学纳米能源研究所所长、物理学教授谢默斯·柯伦在都柏林研究所成功进行了技术测试，并将在北卡罗来纳州的一个工程公司进行实地试验。柯伦说，6月份在爱尔兰的测试、北卡罗来纳州夏洛特市利文斯顿的试验，都体现了该涂层技术向相关市场进军的重大步骤。该大学已将自清洁纳米疏水层授权给一家新成立的能源公司C-Voltaics。
太阳能电池板需要一个干净的表面来有效地收集太阳光，但其往往被灰尘、花粉、水和其他粒子弄脏。这种纳米薄膜涂层能够排斥这些污染物，起到屏障保护的作用，同时不阻碍太阳能电池板吸收阳光的能力。该涂层能保持理想的疏水表面达数年，降低了总体的维护成本。
柯伦说，“一个肮脏的太阳能板可以减少其功率能量高达30%，而这种涂层基本上可使太阳能面板自清洁。”虽然涂料是用于太阳能电池板的设计，不过它也可以作为防腐蚀涂料在其他材料中广泛应用。
该大学是C-Voltaics的股东，侧重于利用技术以减轻太阳能电池板服务和维护的重大成本，这正是太阳能发电和存储中的关键问题。柯伦说，“由此可见，这项技术将从实验室过渡到社会的新技术将对经济产生影响。”
