一个普通太阳能电池的工作分为两个阶段，首先是将太阳光转换为电流，第二步是将电流转换为能量储存到电池中。不过，日本横滨大学的科学家最近设计了一种小型装置，让这两个阶段可以一步(在一个单元中)完成。该大学的TsutomuMiyasaka说：我们用一种很薄的“三明治结构”成功地将光电转换和存储过程结合到了一起。电池的厚度仅取决于电极的厚度，因而整个厚度小于1毫米。

    光电转换过程的原理是光子将能量传递给电子使其运动从而形成电流。这一过程有两种解决途径，最常见的一种是使用以硅为主要材料的固体装置，另一种则是使用光敏染料分子来捕获光子的能量。染料分子吸收光子能量后将使半导体中的带负电的电子和带正电的空穴分离。

    日本科学家采用的是第二方案。这种化学电池由一对插在电解液中电极组成。电解液中含有高浓度的带电离子，一个电极是内侧镀了一层铂的玻璃圆盘，另一个电极是一层二氧化钛薄膜(厚10微米)，这种纳米多孔膜的孔径为15－30纳米，其间填充了染料分子。两个电极内侧各有一个由直径为5000纳米的活性碳颗粒构成的多孔层(厚150-200微米)。两层活性碳之间用一层树脂薄膜隔开。在化学反应过程中，二氧化钛电极的电子开始运动，在碳粉和电解液的交界处聚集。由于电量守恒，在电极另一端的碳粉处则不断聚集空穴。在连接了外电路后，电子通过外部回路返回另一极的碳层，从而形成工作电流。

    目前使用比较广泛的硅电池有3种，纯硅制成的电池效率高但是价格昂贵，非晶形硅制成的电池便宜但效率仅是前者的1/4－1/3，而多晶硅这两项指标介于两者之间。

    对于硅太阳能电池而言，入射角大于40度的光大部分由于被反射而无法利用。而这种新电池虽然在转换直射阳光的效率上比不上硅，但它可吸收入射角度更小的光线，它甚至可以吸收漫射光。因此，它能够在早晚或者雨天、甚至在室内都可工作。它的实际工作效率等于甚至超过了非晶形硅电池。

    与普通电容一样，这些小电池单元可通过相互连接形成性能更好的电池。Miyasaka说，虽然一个电池单元仅能产生0.7伏的电压，但18个小电池连接而成的大电池可以产生12伏的电压，这与轿车的电瓶相当。相比于普通的太阳能电池，这种新电池不仅光电转换效率不错，而且适用条件也得到大大地拓宽，因而可以被用来为手机、照相机、PDA等各种便携电器提供电力。

    研究人员正在努力提高电池容量，将它制成可弯曲的、轻便的塑料电池。据说，这一技术有望在两年内投入实际应用。

    文章出处: 科技日报