10月31日电 所有的家庭灯具和路灯白天吸收足够的太阳能，夜间可以自行发光；街道上一辆辆的太阳能电车风驰电掣；太阳能建筑鳞次栉比可实现电力自给……这样的画面不久的将来或许能够变成现实。
这都是因为我们掌握了“光伏发电”这一技术。
何谓“光伏发电”技术？
说起“光伏发电”，大家会觉得比较茫然，但说到太阳能电池，大家肯定就不陌生了。光伏发电就是利用太阳能电池光生伏特效应产生电能的技术，这个技术的核心部件便是太阳能电池。太阳能是人类取之不尽用之不竭的可再生能源，具有清洁性、安全性、长寿命和免维护性、资源的充足性及潜在的经济性等优点，可以说对太阳能进行利用的光伏发电技术是缓解和解决人类社会发展中日益加剧的环境污染和能源短缺、向太阳“索取”清洁能源的一种有效手段。但是，2013年在光伏发电技术使用最发达的德国，光伏发电量仅占全国总发电量的5%左右，这一数字在中国约为0.5%。问题随之而来，既然光伏发电技术具有这么多的优点，为什么现今各国光伏发电所占比重如此之小呢？原因就在核心部件太阳能电池上，以太阳能电池为核心部件的光伏发电技术由于受到光伏电池本身材料的限制，发电成本较高、太阳光利用率低，光伏发电在社会整体能源结构中所占比例仍然很小。
太阳能电池的发展和应用有哪些局限性？
目前，一般使用的太阳能电池为晶体硅电池，与传统的晶体硅电池相比，新一代的薄膜太阳电池具有成本低、效率高和可柔性化等特点，已经成为世界各国的重点研究发展方向。
但是，太阳能电池的发展和应用也存在以下几个问题：(1)电池朝向阳光的表面大多是透明的导电薄膜或者其他透明的封装、衬底材料。这些材料通常对入射到电池表面的太阳光具有较强的反射作用，导致部分光无法被太阳电池所利用，限制了太阳电池的光电转换效率的提高；(2)太阳光是由不同波长的连续光波组成，薄膜太阳电池使用的不同电池材料决定了不同太阳能电池可以利用的太阳光波长范围的不同； (3)特定波段太阳光对电池或者电池材料的辐照造成的损害，对电池长期使用的稳定性的影响。可以说，这些问题大大限制了太阳能电池的使用效率和使用周期，在经济上也增加了负担。在现阶段，太阳能电池的成本依然很高，发出1kW电需要投资上万美元。太阳能电池市场主要靠各国政府财政补贴，欧洲市场太阳能发电补贴高达每度电1元以上，因此有人说太阳能电池的成本和光电转换效率离真正市场化还有很大差距。但是随着各国对环境的保护和对再生清洁能源的巨大需求，太阳能电池在未来将发挥越来越重要的作用，我们现在的努力也是在为这一进程做出自己的贡献。
我们对薄膜太阳电池做出的创新性的设计和改进
针对这些问题，我们对薄膜太阳电池的材料和结构进行了创新性的设计和改进。根据不同电池发电相应波段的不同，以晶硅电池为例我们通过理论计算、材料选择以及实验工艺优化等，在电池表面氮化硅薄膜上继续制备了由不同薄膜折射率和厚度的组成的阶梯折射率宽带复合减反膜。与过去单一的减反膜相比，这种宽带复合减反膜能有效的降低电池对光的散射，实验室条件下可将电池对太阳光的吸收从原来的67%左右提高到90%以上。
为了突破电池材料对电池工作的太阳光波长范围的限制，进一步提高太阳电池对太阳光的利用效率，我们尝试在太阳电池结构表面引入一层含有特殊“纳米粒子”的结构，这些特殊的纳米小颗粒能够将一定范围内的太阳光进行吸收、转化，最后发出具有其他波长的光。众所周知，紫外短波在连续波长的太阳光中占有相当的比重。这部分的光由于受到电池自身材料的限制，往往被电池结构的表层材料所吸收而无法参与到光电转化过程中，这部分紫外光不仅对电池的封装材料形成老化等损害，而且对有机太阳能电池等电池本身具有严重的破坏作用。为了解决这个问题，我们尝试在太阳电池结构表面引入一层含有特殊“纳米粒子”的光转换层，这些特殊的纳米小颗粒能够将太阳光中无法参与光电转换的紫外波段的太阳光进行吸收、转化，最后发出能够被太阳易于吸收利用的可见光。这种光转换层在太阳电池中的加入，一方面巧妙的扩展了太阳电池的光谱响应范围，提高了电池的光电转换效率；另一方面，通过对有害紫外光的转换，有效的提高了电池长期使用的稳定性，延长了电池的使用寿命。
目前，我们已经成功设计制备了相关材料，而且在一些电池上进行了成功的适配和应用。未来我们将针对更多的太阳电池种类进行相关材料的选择及制备工艺的优化，开展适配研究，并且将与太阳能电池制造企业合作开展技术的小试工作。
那英在《白天不懂夜的黑》里唱到：白天和黑夜只交替没交换，无法想象对方的世界。太阳能电池就像白天和黑夜的信使，它不仅可以在白天依靠太阳光工作，在晚上也可以把未用完储存起来的能量释放出来。我们希望，我们的研究能使这个信使为更多的人服务，在更广的领域发挥作用。
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