张唯诚

光伏太阳能电池的原理是将阳光转变成电流。当—个光子带着足够的能量撞上了太阳能电池板上的硅原子时，它会将硅原子中的电子撞击成自由电子，.电子在材料中流动，这就形成了电流。然而，并不是所有的光子都能够启动这样的过程，要想让电流产生，光子所携带的能量必须恰到好处。能量太大，那么这些能量就会在材料中“制造混乱”，被激发的电子到处乱飞，不能有效地形成电流；能量过小，光子则仅能让自己流了过去，并不与任何电子发生作用，从而无法产生电流。不凑巧的是，这种低能量的光子在太阳光谱中占了几乎一半，所以大约有一半的太阳光子是不发生作用的，而另外一些高能光子又因太活跃而产生热量，从而影响太阳能电池的发电效率。

材料科学为发电提供新途径

要解决发热问题，直接的办法就是用空调或者水给太阳能电池降温，但这样一来就要增加设备，提高成本，消耗额外的能量，做起来得不偿失，所以不宜采用。鉴于上述原因，现在太阳能电池处在了效率难以提高的困境中。

1821年，德国物理学家塞贝克在两种不同的金属所组成的闭合回路中发现了由温差导致的电流，这种现象被称为“塞贝克效应”，亦叫“热电效应”，能产生这种效应的材料就是热电材料。1954年，太阳能发电的先驱、美籍匈牙利科学家玛丽娅·合尔克斯尝试利用热电材料从事太阳能发电。由于吸收了太阳的热量，电子在热电材料中从温度高的一端流向温度低的一端，从而形成电流，台尔克斯所期待的电能就是这样产生的。……