太阳能光热和光伏发展前景展望

　　这种颠覆性的太阳能利用方法被称为“光子增强型热离子辐射”，简称为PETE。斯坦福大学材料科学和工程系副教授尼克·梅洛什领导的研究小组通过在一片半导体材料上喷涂一薄层金属铯，使材料具有了利用光和热来产生电力的能力。研究证实，这一新工艺将不再基于标准的光伏发电机制，能在很高的温度条件下产生类似于光伏发电的反应，而且温度越高，工作效率越高，而传统的光伏发电在温度升高时效率会逐渐降低。

　　大多数硅基太阳能电池在温度达到100摄氏度时已呈现出惰性，但PETE设备在超过200摄氏度的条件下才会达到峰值效率，因而最适于应用在抛物面太阳能聚光器中。可达到800摄氏度高温的抛物面聚光器通常作为太阳能发电厂设计的一部分。

　　据梅洛什计算，PETE装置在太阳能聚光器中效率可以达到50%或者更高的，再加上热能转化的回收循环，最后总的太阳能利用效率可达到55%甚至60%，这几乎是现有太阳能系统效率的3倍。

　　“这确实是一次概念上的突破，一种全新的能量转化方法，而非仅仅是新材料或者是细微的改动调整，”梅洛什表示：“它在如何收获能源的方式上确实有着根本性的区别。”与此同时，这套设备的原材料能够容易获取，这意味着它的生产成本具备竞争力。梅洛什已将这一研究成果发表在了最新一期的《自然材料》上。

　　研究者们很重视这套系统的兼容性。起初研究人员采用半导体材料氮化镓进行试验，却发现它的发电效率远低于计算出的数值，不过这个属于预测之中，使用氮化镓的原因在于它是一种有能力在高温下坚持工作的材料，并且依然能发生PETE过程。之后研究者们发现，采用砷化镓这种广泛运用在普通家用电器中的半导体材料，PETE的实际效率足以达到研究者估算的50%或60%。目前研究人员正在积极寻找其他的有效材料。

　　PETE系统有一个明显的优势，由于是在太阳能聚光器中使用，因此实际设备需要的半导体材料非常小。“对每一个设备，我们计算出类似一个6英寸的半导体材料圆盘就足够了。”Melosh解释说：“所以同大型的硅制太阳能板相比，材料的费用对我们来说根本不是一个问题。”高昂的材料成本可以说是限制目前太阳能工业发展的一个瓶颈，PETE则能够大幅降低太阳能发电成本。

　　研究人员表示，PETE工艺大大增强了太阳能发电的可行性，即使达不到最佳效率，只要能将转换效率从20%提高到30%，其整体转换效率也将在原有基础上提高50%，这将大大促进太阳能产业对石油业的竞争能力。据悉，这项研究得到了斯坦福大学的全球气候和能源项目、斯坦福大学材料能源系统学会、美国能源部以及美国国防部高级研究计划局的大力支持。