随着能源危机的到来，作为新能源的代表光伏产业得到了迅猛的发展。从1839年法国科学家发现液体的光生伏特效应算起，太阳能电池已经经过了170多年的漫长的发展历史。光伏产业的不断发展，如何离得开技术的开拓创新？
斯坦福大学开发全球首个“全碳”太阳能电池
近日，美国斯坦福大学研究小队开发了全球首款全碳太阳能电池。据介绍，该款超薄的电池将不仅可以减少生产成本，而且还可以涂在建筑物以及汽车窗户的玻璃上，时刻都准备着收集能源。该研发团队成MichaelVosgueritchian表示，虽然以前也出现过全碳太阳能电池，但是它们的碳材料只局限于位于电池中间的那层活跃层。而他们制造的太阳能电池是真的采用了100%的全碳材料，即使在其中使用的电极。
跟麻省理工学院此前开发的“全碳”太阳能电池一样，斯坦福大学开发的这款电池同样也是采用了由碳纳米管和巴基球组成的材料制成。
研发团队负责人ZhananBao表示，虽然目前这款电池的收集电量效率还不到1%，不过他相信随着材料以及技的不断革新，他们很快将打破这个数字。
目前MIT和斯坦福两所大学面临的最主要的问题就是电池只能吸收近红外光谱部分的光。
据悉，斯坦福的开发小队为了能够提升能源吸收率，目前正在对碳纳米材料进行试验--该种材料吸收的光范围更广，其中包括可见光谱。另外，他们还在寻求如何制造出更加光滑的碳层。
虽然这款电池的效率不是很高，不过鉴于所采用的材料，它将最高可在593℃温度下仍保持正常的使用。
美借鉴向日葵开发高效太阳能发电系统
目前一些太阳能电池板能够通过追踪太阳的位置获得更高的效率，但基本都是采用GPS定位、发动机驱动等主动追踪模式，虽然可以获得更多的能量，但其本身也需要消耗能量。
近日，美国威斯康星大学麦迪逊分校研究人员借鉴向日葵的被动向日性特征，结合液晶弹性体（LCE）和碳纳米管材料，无须发动机驱动等额外的能源消耗，使太阳能电池板能够被动地跟踪阳光直射的方向，从而提高太阳能发电系统效率。相关研究成果发表在《Advanced Functional Materials》上，并被《Nature》作为研究亮点报道。
LCE在受热时会收缩，而碳纳米管可以吸收较大范围波长的光线。研究人员在太阳能电池板上安装了多个由一个LCE和多个碳纳米管构成的驱动器，碳纳米管围绕在LCE周围。碳纳米管吸收光线而逐渐升温，进而使LCE收缩，太阳直射方向由于吸收更多光线，LCE收缩更多，使整个装置随着太阳的移动始终向光照最强的方向弯曲。在初步测试中，这种方法能使太阳能电池板效率提高10%。研究人员正在努力提高材料性能，使之能够驱动更大的太阳能电池板。
Natcore科学家开发出“最黑”硅基光伏电池
在纽约罗契斯特市的研发中心内，Natcore Technology的科学家们已成功研发出“第一片黑硅光伏电池”。
科学家们采用液相沉积法（liquid phase deposition，简称LPD）开发了这项技术。据介绍，这种硅片的反射率几乎为零。然而，Natcore强调道，这种硅片仅仅是光伏电池的一个组成部分，在制成光伏电池以前并不能发电。
此外，该公司计划与美国国家可再生能源实验室（NREL）展开合作，并且双方签署了合作研发协议。美国国家可再生能源实验室将与Natcore公司共同采用液相沉积技术以及NREL的技术，从而使黑硅光伏电池的转换效率取得一定的突破。
NREL纳米技术“黑硅”太阳能电池效率达到18.2％
在美国能源部国家可再生能源实验室（NREL）的科学家们日前宣布采用采用纳米技术生产的“黑硅”太阳能电池效率达到18.2％。NREL据称这是该技术的巨大突破，为降低太阳能成本迈进了一大步。
为制作黑硅材料，NREL首先在硅片表面制备银纳米颗粒，然后在通过湿法刻蚀制作特殊的多孔表面结构。通过控制溶液的配比，科学家可以调整纳米结构的形态。
NREL的研究人员日前在《自然•纳米技术》发表了题为“An 18.2%-efficient black-silicon solar cell achieved through control of carrier recombination in nanostructures”的文章，公布了这一结果。
NREL称其纳米结构的光学性能要好于目前使用的减反射涂层。但是截至此前，他们使用黑硅材料制作的太阳能电池效率还无法与普通电池相比。
通过分析，研究人员认为由于表面采用纳米多孔结构，表面积大幅扩大，表面复合和俄歇复合限制了电池对光子的吸收，这也严重限制了电池的电压和电流。为解决这一问题，NREL采用浅结轻掺杂，降低表面掺杂浓度，另一方面通过更平缓光滑的纳米结构减少表面复合。通过以上两点优化，NREL最终得以制作出效率18.2%的黑硅电池。
项目首席研究员Howard Branz表示，“下一个挑战是将这一技术产业化，然后通过优化使效率突破20％。 “
论文第一作者，NREL博士后研究员Jihun Oh表示，这一研究结果“清楚地表明通过结合纳米结构和制作工艺的优化，我们可以减少电池对阳光的反射，最终降低成本。”
美国聚光光伏制造商Amonix组件效率达34.2%
日前据美国国家可再生能源实验室（NREL）证实，美国聚光光伏系统制造企业Amonix的组件产品峰值效率已达到34.2%。
美国国家可再生能源实验室对该款组件进行了户外测试，其实验室转换效率达到33.5%，并且经过数天的户外测试后，组件的峰值效率达到34.2%。此前Amonix的组件效率为30.3%，该公司指出，这曾经是现实生活条件下最高的转换效率。
美国国家可再生能源实验室的Sarah Kurtz表达了对获得这一成就的激动之情。他指出，总体来说，聚光光伏在提高转换效率方面已经取得了长足的进步。目前Amonix组件的转换效率已经得到国际的认可并作为黄金标准（gold standard），并且并列入最新发布的光伏电池效率表当中。
德国光伏制造商Sunways太阳能电池最高效率达到19.4%
德国光伏制造商Sunways日前宣布公司电池的最高效率已经达到19.4%。公司称这得益于新生产技术的使用。
Sunways还表示其对电池设计的诸多方面进行了优化，包括正面金属化、表面形态和正面遮光损失。公司称以上测量结果已得到弗劳恩霍夫太阳能系统研究所光伏测量实验室证实。
公司称采用60片效率19.4%的电池制作组件，则组件功率可达到270W左右。
NTNU 和SINTEF 以硅藻为模板制造未来太阳能电池
在人类发明硅基太阳能电池之前，自然界中的硅藻早就开始利用二氧化硅来收集太阳能。藻类外壳利用阳光的构筑是未来太阳能电池原材料和模型构筑的最佳供体。挪威科技大学（NTNU）和挪威科技工业研究院（SINTEF）组成斯堪迪纳维亚半岛最大的跨学科团队正在利用硅藻和其他单细胞藻类作为未来太阳能电池研究的模板，来制造太阳能利用率与藻类媲美的硅藻太阳能电池。
藻类有200 个门，10 万多个种，大多数生活在海水中，能利用太阳能进行光合作用。藻类是世界上光能利用最成功、光能利用率最高的有机体，其能较少的反射太阳光，并通过网格毛孔捕获太阳能。藻类高效利用阳光的最大秘密在于其外壳，其中单细胞的硅藻外壳是最佳模型。硅藻外壳是由结构极为复杂精密的二氧化硅组成10~50nm 的六边形微孔排列形成丝网状结构。这种复杂的结构能使射进的光线无法逃逸。该项目负责人Gabriella Tranell 表示，这种纹饰繁密的藻壳不仅增强了硅藻的硬度和强度，使其具有能悬浮起来的机械性能，而且提高了其运输营养物质和吸附、附着的生理功能，且阻止了有害物质进入，增强了光吸收率。
该团队从世界上一万多种硅藻中筛选出外壳结构最好的微藻：假微型海链藻、牟氏角毛藻、羽纹藻和圆筛藻。其中圆筛藻的外壳结构最好，但圆筛藻却很难培养。研究人员应用纳米技术，利用延展性较好的贵金属金为原材料，以硅藻外壳为模具，用生物模板法复制了具有优质光学性质的硅藻外壳结构。接着测试了该黄金仿生结构复制品的各个结构和光学性质，并利用计算机进行模拟。而后通过计算机模拟获得不同外壳各层组件的结构（如不同孔径、形状等）的光学测试阐释了硅藻外壳捕获太阳光、反射太阳光的原理和最佳入射光角度与结构选择。据此获得计算机模拟的光吸收最佳模型并依此寻找自然界中的最佳硅藻外壳。
在现实中为了使硅藻外壳表面不覆盖其他杂质且形成不相互重叠的外壳单层，研究者先用海藻酸清洗去外壳上所有有机物质和杂质，然后尝试让带负电荷的硅藻外壳在带正电荷的平板上形成平坦的单分子层。另外研究者也尝试用梯度密度法，即让硅藻在两种不相容液相（如水与氯仿）交界面处自然形成单细胞外壳层。
获得高质量、耐热、耐化学腐蚀的硅藻外壳，是硅藻的重中之重。该团队通过控制培养基中氮、磷、锌、维生素和微量元素等来调控硅藻合成外壳。通过特定时期减少硅酸盐浓度、添加二氧化钛，使得外壳表面覆有导电性的二氧化钛。
研究负责人Gabriella Tranell 表示，虽然不能确定用硅藻外壳和纳米技术生产的太阳能电池的上市时间，但她坚信他们的团队可以成功，并利用生物仿生学原理使太阳能电池像植物一样，根据太阳位置和强度调整自身的位置及其仿生结构。
光伏玻璃增透镀膜可高太阳能组件效率2.5%
玻璃增透镀膜是光伏领域新出现的技术，目前广泛应用于玻璃生产。其目的是在组件转换效率固定的情况下，通过增加可见光的透过率来增加组件的发电量。玻璃增透膜的原理是在玻璃表面形成一层多孔的氧化硅薄膜，利用空隙的体积比来调节薄膜的有效折射率，使其达到1.22左右，从而起到宽光谱大角度减反射的目的。
西安光机所发明的玻璃增透镀膜液是一种纳米粒子悬浮液，可通过辊涂使纳米氧化硅粒子在玻璃表面实现有序排布，形成一层厚100-150nm，折射率为1.22的薄膜，在380-1100nm的宽光谱范围内大幅降低反射率，将可见光的透过率增加2.5%以上，从而使得太阳能组件的发电量增加2.5%以上。
另外这种膜具有超亲水性，从而使得玻璃能够利用雨水自清洁，长期保持表面清洁，减少灰尘遮挡，间接增加发电量。
这种镀膜液的主要成分是水性氧化硅纳米粒子，不含有毒挥发物，对人体无伤害。成膜后表面光滑，无花纹，硬度超过3H，完全满足组件封装和户外使用条件。
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