猛犸
按照目前的技术,太阳发电每瓦40美分,这样的成本,向完全民用推广,还需要很长时间
从根本上说,现在所使用的大部分能源,都来自太阳。太阳能让动物和植物生长,最后变成煤和石油等化石燃料。核 能、地热、潮汐能与太阳能关系不大,但它们在现代能源消耗中的比例也不算高。
人们对能源的渴望几乎无穷无尽,恨不得最好是能直接转化太阳能:太阳无时无刻不在发射着巨大的能量,一小时投 射到地球上的能量,就已经足够人类使用一整年。它可以被认为是永不枯竭的能源,而且相当环保。只要能从太阳能中分出一 小部分,就已经可以改善地球上岌岌可危的生态环境。
使用太阳能的尝试由来已久。传说希腊人阿基米德组织了一小支部队,用磨光的盾牌布设成一个巨大的反光镜,烧毁 了罗马人的战船。那是公元前212年。此后的近两千年,人们一直在使用太阳带来的热量,只是没办法将其变成更方便使用 的能源,比如电能。
1839年,太阳能的利用终于出现了转机。法国物理学家亚历克山大·埃德蒙德·贝克勒尔在用电解电池做实验时 ,发现了光伏效应,这也是今天太阳能发电的理论基础。某些半导体材料经过光照后,表面会携带少量电荷。使用金属电极将 这些电荷导出,可以形成直流电。1876年,威廉·吉利奥·亚当斯发现硒有这种特性,随后发现硅也能导电。
太阳能计算器很多人都用过。计算器上那几块黑色材料就是光伏材料,只要有光照,就会产生电流驱动计算芯片。现 在通用的做法是将晶体硅做成薄片,然后安装上金属触点以导出电荷。只要有光线,它可以一直发电。现在的光伏电池一般包 含两层或者更多层的半导体薄片,以产生更多的电量。
伊利奥特·拜尔曼在上世纪70年代开发出低成本太阳能电池,将电能的成本从每瓦100美元降低到每瓦20美元 。但这样高的成本是难以接受的。随着制造工艺的高效化,光伏系统的成本将继续下降。如今,光伏系统的价格只是20年前 的1/25。当然,每瓦1美元的成本还是太高了。光伏系统可以为卫星供电,但要用于地面供电,明显不合适。
由于现在工艺和材料的限制,一般使用单晶硅的光伏电池,能量转换率大概不到20%;而使用多晶硅的电池,转换 率只不到15%。目前正在开发的薄膜光伏电池,转换率约是5%左右。很明显,转换率越低,成本越高,资本回收期也就越 长。
但也不必太过担心。随着化石燃料的不断消耗,能源的价格将继续攀升。对太阳能发电的需求,必然会催生出更适合 的技术。如今全球在太阳能和风能领域的投资超过200亿美元,世界光伏电力产量已超过2500兆瓦。虽然这个数字和世 界每年的电力产量2600吉瓦相比,只是微不足道的小数字,但毕竟标志着开发太阳能的大门正在缓缓打开。
Spectrolab在利福尼亚,主要的产品和研究方向是半导体材料。8月末,Spectrolab宣布了一 项新技术的诞生。这项技术把太阳光的能量转换率提高到了41.6%——这是目前最高的纪录。这项纪录也同样意味着太阳 能发电的成本降低,根据估算,每瓦电力的成本可以降到40美分。这是个不错的进步,但显然还不够大。毕竟按照我国目前 所使用的电费标准,每千瓦时才不到1块钱而已——等待太阳能发电的成本降到这样的程度,也许还要很长时间。