連續多日的陰雨霧霾使人煩惱，尤其是那些光伏太陽能設備的使用者，他們甚至不能痛痛快快地洗個熱水澡。太陽能是一種每天都照耀在人們頭頂上的能源，長期以來，人們囿于技術制約，求之而不得。簡單來說，我們獲得太陽能量的方式對環境要求苛刻，如果沒有充足的陽光就無法得到足夠﹑穩定的能源。如今，這困境正在被突破，一種新型的太陽能技術能夠模擬植物的光合作用，使人們可以享受到全天候的清潔能源。新的技術前景十分誘人，有人預言這可能會迎來一場可再生能源的革命。你信嗎?至少英國阿斯頓大學客座教授羅伯特·馬修斯堅信。讓我們聽他娓娓道來。

傳統太陽能利用花費高昂

這是一個全球性的悖論。我們的地球在一個小時之內從陽光中吸收的能量比全球在一年內消耗的能量還要多。但盡管陽光是免費的、清潔的，且在本質上是無窮盡的，但是太陽能在全球能量產出中的份額還不到1%。

通常給出的原因是，太陽能電池是上世紀50年代為航天器供能而開發的，其造價昂貴而且效率低下。只有在晴朗無云的天空下，太陽能電池才能有效地將陽光轉化為電能，這在全球大部分工業化國家中都沒有什么實際用處。即便光照充足，太陽能電池也要覆蓋很大的面積才能有經濟效益。難怪太陽能被稱為可再生能源中的“灰姑娘”。

太陽能有潛力發展為一種清潔而廉價的主要能源，沒有人會懷疑這一點。太陽能便于獲取、開發原理簡單而且能維持幾十億年。計算結果表明，如果地球表面積的1%覆蓋了傳統的太陽能電池，整個世界的能源需求都可以得到滿足。

問題在于，即便只是1%，那也相當于整個西班牙的國土面積，在這么大的面積上鋪滿太陽能電池需要花費數十萬億的金錢!

不過上述換算的前提是，假設太陽能技術不再向前發展，而是永遠停滯在目前的光伏(PV)電池技術。光伏電池看起來就是一塊塊黑色的厚板，我們經常能在一些電子設備的充電器和高科技建筑的頂部見到。光伏電池中使用了硅等半導體材料，當暴露在陽光中時就會釋放電子，產生電流。

新技術模擬植物光合作用，陰天和室內也可正常工作

但是現在，全新的太陽能技術已嶄露頭角。新技術的突破性進展在于模擬自然界的光能利用方式，生物體數十億年來無論晴雨，一直都在使用這種方式——光合作用。

初看之下，光合作用似乎并不是一種有前途的能量來源。畢竟，光合作用在自然界中的首要功能是把二氧化碳和水分轉化為碳水化合物。但是在這個轉化過程中，植物利用光能迫使水分子釋放出電子。當電子流動起來，就形成了電流。

數十年來，科學家們一直試圖把光合作用的這一關鍵特性轉變為電力來源。現在研究者們終于成功了，他們已經創造出了商業上可行的試驗樣機。

人們為這種新的“染料敏化電池”(DSC)感到興奮。其發明者是瑞士洛桑市蘇黎世聯邦理工學院的邁克爾·格雷策爾(Michael Gratzel)教授，因此這種電池也常被稱為“格雷策爾電池”。自20世紀70年代初，格雷策爾及其同事就在設法模擬植物，將陽光轉化為電流。

他們早期研究工作的重點是將葉綠素和鈦氧化物結合起來，葉綠素是植物中吸收陽光的綠色染料，而鈦氧化物則是一種廉價的化合物，有著與硅類似的導電能力。最初的實驗結果令人失望，他們制作的電池僅能將光能的0.01%轉化為電能。但是在80年代末，格雷策爾等人用一種更高效的染料替代了葉綠素，并將它與另一種形式的鈦氧化物結合在了一起，結果轉化效率提升了數百倍。突然間，硅太陽能電池不再是一家獨大了。

自此之后，格雷策爾和世界各地的研究團隊都在試圖使DSC電池具備商業上的可行性。研究者們將轉化率提升到了10%，再加上廉價的原材料和較低的制造成本，新型的DSC電池頗具競爭力。更棒的是，DSC電池具有類似于植物的特性，可以在陰天和室內正常工作，而傳統的光伏電池則需要強烈的光照。

DSC電池可以被染色，甚至可以是透明的，因此可以用于制作可發電的窗戶。2010年，DSC電池的巨大發展潛力得到了科技界的認可，格雷策爾教授成為第四位千年技術獎得主，并獲得80萬歐元的獎金。萬維網的發明者蒂姆·伯納斯-李也曾獲此殊榮。

電解液供給不足影響大規模生產

那么為什么這些DSC電池還沒有取代建筑的玻璃窗和手機的充電器呢?其實一些測試站點已經建成，樣機也已投入使用，而且政府和私人企業也都投資了相關的生產設備，但是一些實際問題依然存在。最主要的問題就是電解液，DSC設施需要電解液才能將電池轉變為能量來源。據牛津大學化學家亨利·斯奈思博士(HenrySnaith)介紹，電解液供給不足影響了DSC設備的大規模生產，使其數量難以對能量供應產生顯著影響。

“我們需要每天生產數百平方千米面積的DSC電池，”他說道，“這個速率跟鋪柏油路面差不多。”目前使用的基于液體電解質的DSC電池使用壽命相對較短，僅有幾年，而使用這種設施的建筑則需要它們高效運轉好幾十年。

斯奈思博士及其同事正在研發固體的電解質，這種材料既易生產又不易老化。這項突破性的研究為他們贏得了英國技術戰略委員會的資金支持。研究團隊相信，他們很快就能利用標準絲網印刷技術實現DSC電池的大規模生產。

有機光伏技術通過聚合物發電

一些跡象表明，DSC電池能夠獨領風騷的時間已經不多了。其他一些研究正在改善另一種全新的太陽能電池形式——有機光伏(OPV)技術。這種技術使用一層層類似塑料膜的聚合物來吸收光能并發