“指尖的光伏”之太阳能的过去、现在和未来（二）

       许多人认为太阳能电板在制造上已经碰到物理瓶颈，无法再动辄砍半，然而即使电板本身的单位面积制造成本不易再大幅降低，不代表太阳能电池发电成本不能下降，因为太阳能发电成本以瓦计算，而非以单位面积计算，也就是说，即使单位面积成本相同，只要提升每单位面积的光电能源转换效率，发的电增加，相对成本就下降。若假设太阳能电池模组转换效率为15%，增加1%的转换效率，成本就能降低6.25%。
       第一太阳能打破纪录 将转换效率提升到16.1%
       因此，各大厂无不积极提升转换效率，如碲化镉太阳能电池龙头，美国第一太阳能（First Solar），于4月打破自己所保持的碲化镉太阳能电池模组转换效率记录，从原本的14.4%跃升到16.1%，此外更乐观调高其生产线实际量产产品的转换效率，将2015年的目标从15%调高到16.2%，2016年由16.2%调高到16.9%，2017年由16.4%调高到17.1%。

       2012年第4季，第一太阳能的产品的转换效率约为13%上下，若提升到17.1%，相当于光是转换效率提升的部份，就可让成本降低约24%，因此第一太阳能大胆定下目标，至2013年第一季，其最佳产品每瓦制造成本为64美分，预定到2017年，成本会降到每瓦40美分。
       从第一太阳能的例子，可以明白转换效率的提升，让太阳能发电成本还有很大的降低空间──太阳能发电绝非已经无法再降低成本。
       正当第一太阳能等厂商1%、2%的提升转换效率时，许多野心勃勃的新技术，则打算以5%，甚至倍增的目标来提升转换效率，他们着眼于奈米科技的力量。
       转换效率大跃进──与纳米科技结合
       当阳光照射太阳能电池时，有一部份的光，根本没有进入电池，就被表面反射掉了，目前一般太阳能电池的表面反射掉约30%的光能；其次，太阳光有许多波长不同的波段，太阳能电池只能转换其中一部分为电能，而就算是可转换的波段，也不是能完全吸收，有部分会穿过太阳能电池打到基底，这些光能最后都成了废热，而太阳能电池一旦被晒热，转换效率还会更下降。
       如果能减少反射、透射的比例，太阳能电池的转换效率自然能更提升。
       美国Bandgap：纳米硅表面，让光线无法逃脱
       许多新技术借由纳米表面，希望改善反射性，增加吸收率，其中野心最大的是Bandgap，Bandgap发展的纳米硅表面，有如城市中的高楼大厦一般一栋栋直直耸立，或可说像刷子的刷毛一样，如此一来，光照到表面时，不会直接反射，而是在“大楼”间互相散射，最后都被吸收。
       Bandgap指出，目前一般的抗反射涂料，只能将反射降到5~8%，而Bandgap的纳米结构，则让光线几乎无法脱逃，只有小于1%的光反射出去，因此吸收的光能大增。Bandgap认为其奈米技术理论上可以达到60%的转换效率，初步目标，则放在38%。
       芬兰阿尔托大学：纳米天线阵列，可将光滞留
       芬兰的阿尔托大学（Aalto University，A！），也英雄所见略同，提出以纳米表面结构，称为光滞留奈米天线阵列（Light-Trapping Nanoantenna Arrays），用来把光困在里头，以提升吸收率。

       阿尔托大学的研究显示，抗反射涂料虽然可将反射降到7%，但是有46%的光线还是透射丧失了，相对的，透过光滞留纳米天线阵列，虽然有20%的光会反射掉，且纳米阵列本身会吸收掉6%的光，不过透射光减少到8%，因此总体吸收量大增。
       德国Fraunhofer：以黑硅提升红外光吸收力
       德国研究机构Fraunhofer则瞄准红外光，目前的太阳能电板无法将红外光转换为电能，有1/4的光能都因此流失，Fraunhofer提出利用纳米结构增加吸收光谱的办法，称之为“黑硅”（Black silicon），研发人员在充满硫蒸气的环境中以雷射击打硅晶表面，创造出无数尖锥状突起，对红外光的吸收力提升，总体来说，约可增加1%的转换效率。

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