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太陽能源幾乎無窮無盡，但通過晶體硅太陽能電池將其轉變為電力的成本確實極其昂貴，幾乎是煤炭發電成本的十倍。有機太陽能電池（聚合物太陽能電池）有望成為一種解決方案。不過，聚合物的電氣性質并不理想，有機太陽能電池的設計仍存有缺陷。 目前，美國西北大學（Northwestern University）研究人員針對有機太陽能電池研發新型設計，可令太陽能發電效率更高，成本更低。 研究人員尋求設計散射層的幾何圖案能夠令保存在電池中的光線數額最大化，并不打算通過改變太陽能電池聚合物層的厚度來達到這一目的。 通過使用于自然進化的數學搜索算法，研究人員精確的設計出特定幾何模型，以最大程度 的捕捉太陽光以及將其儲存在薄型有機太陽能電池之中。 這一最終設計的效率比20世紀80年代研發的熱力學極限Yablonovitch Limit高出三倍。 在這類新型有機太陽能電池中，光線首先進入100納米厚的“散射層“（可以最大程度將光線傳送至電池的幾何圖案介電層），隨后被輸往活躍層，并在那里被轉換成電力。 西北大學麥考密克（McCormick）工程和應用科學學院助理教授論文共同作者之一Cheng Sun表示：“我們需要確定散射層的幾何圖案，確保其能夠發揮最佳性能。” “不過，鑒于可能性較多，從哪里著手仍很棘手。因此，我們尋求自然選擇規律來指引我們。” 麥考密克工程和應用科學學院教授Wei Chen解釋道：“研究人員選擇遺傳算法來進行研發，這是一種基于生物自然選擇與遺傳機理的隨機搜索與優化方法。” Chen稱：“鑒于系統高度的非線性與不規則行為，你必須使用一種智能方案來尋找到最佳解決方案。我們的研究方案是基于生物進化過程中的優勝劣汰。” 研究人員以數十個隨機設計元素開始，將其“配對”，隨后分析它們的“后代”來確定光捕獲性能。這一過程將超過20代。 這種模式將由合作伙伴美國阿貢國家實驗室（Argonne National Laboratory）制造。(Solarzoom) 海運需要防爆構造的太陽能電池模塊 現在，太陽能電池在眾多領域都愈發受到期待。其中，對防爆構造太陽能電池存在需求的是國際海運領域。作為改善船舶燃效的手段之一，太陽能電池肩負眾望。 2013年1月新的船舶二氧化碳排放量限制標準被公布，不達標的新船將不允許建造。今后，這一限制標準似乎還會更加嚴格。因此，利用太陽能電池減少向船內供電的柴油發電機燃料用量的研究應運而生。海運公司如今正在通過試制配備太陽能電池的汽車運輸船，著手解決技術課題。 不只是汽車運輸船，在為LNG運輸船、石油運輸船等運輸大量燃料的船舶配備太陽能電池時，船只需要配備前面提到的具有防爆構造的太陽能電池模塊。實現防爆構造的方法多種多樣，例如采用完全密閉結構隔絕外部空氣，從構造上杜絕火花的發生等，但無論是哪一種方法，實現起來都不容易。而且，成本和重量也需要加以控制。 某海運公司的技術人員說：“我們曾經找過太陽能電池企業商量，但沒得到回應。”的確，當時太陽能電池企業光是應付住宅屋頂和百萬瓦級太陽能電站就已經應接不暇，沒有余力再去關注新領域。 但時至今日，涉足門檻較低的標準太陽能電池模塊的價格“跌跌不休”，太陽能電池廠商陷入了困境。因此，為了提高盈利能力，太陽能電池企業已經邁出了開拓新的高端領域的步伐。某太陽能電池企業的技術人員堅定地表示，“我們要通過構筑門檻賺錢。即使單一領域的市場規模小，只要多管齊下就會有收益”。 對太陽能電池寄予期望的不只是船舶。農田需要不影響農作物生長的太陽能電池，大廈需要可以安裝在墻面上的太陽能電池，室內需要最適合室內照明的太陽能電池，可穿戴領域則需要能夠拉伸、制作成布料的太陽能電池。 隨著眾多領域對太陽能電池的期待與日俱增，太陽能電池企業也已開始全身心地投入到新領域的開拓之中。今后，可能會有各種各樣的太陽能電池登場。 |
