光伏产业作为可再生能源领域的生力军，已成为江苏增长最快的高新技术产业之一。然而，目前具有商业价值的硅基太阳能电池，其基础材料多晶硅却属于高耗能和高污染产品。昨天，在2009南京市科协年会光伏材料与产业发展分会场，南京工业大学材料科学与工程学院冯晓东教授透露，受光合作用启发，专家们正准备着手研制出一种与叶绿体结构相似的新型电池———染料敏化太阳能电池，尝试将光能转化成电能，并且不会排放任何废物，实现真正的“零排放”。

只要有太阳就有电

提到太阳能，大家都会说出它的优点：清洁无污染、取之不尽等等。太阳每秒钟到达地面的能量达80万千瓦，如果将太阳光照射地球表面1个小时产生的所有能量聚积起来，就足以满足人类整整一年的能源需求。叶绿体是绿色植物细胞内进行光合作用的结构，能将太阳光转化成化学能，是最为有效的固定太阳光能的过程。染料敏化太阳能电池就是仿照植物叶绿素光合作用原理，尝试将光能转化成电能。

什么是染料敏化太阳能电池？冯晓东介绍说，染料敏化太阳能电池中所使用的有机染料，就如同树叶中的叶绿素，在太阳光的照射下，会产生光生电子，纳米氧化钛电极就像集结电子的收集器，当有外电路接通时，收集器中的电子就会通过外电路，跑到另外一极，形成电流。当外电路没有接通时，电子就聚集在纳米氧化钛上储存起来，形成电压。这种电池只要在光照下，就会源源不断地产生电子，将光能直接转化为太阳能。

长得像块“三明治”

“这种新型太阳能电池的结构类似‘三明治’，中空是一层纳米‘夹心’。”冯晓东说，光电转化的玄机就藏在这层几十微米厚的复合薄膜中。“夹心”中的染料充当“捕光手”，纳米二氧化钛则是“光电转换器”。但现在普遍存在的问题是光电转化率太低。“太阳能的光谱很宽，但现在染料‘捕光手’的能力比较弱，只能吸收太阳能中的可见光，大量的红外光等不能被吸收，这是很大的浪费。”冯晓东介绍，为了让染料尽可能多“吃”太阳光，科研人员别出心裁地撒了点“作料”——一种由纳米荧光材料制成的量子点，让不同波长的阳光都能对上“捕光手”的“胃口”。只要不断改进“配方”，纳米“夹心”的光电转化效率就能一次次提高。随着材料和器件结构的不断改进，相信这种神奇“树叶”的商业化前景非常乐观。

阳光不太充足也没关系

“染料敏化电池的最大吸引力在于廉价的原材料和简单的制作工艺。”冯晓东说，染料敏化电池的成本仅相当于硅电池板的1／10。同时，它对光照条件要求不高，即便在阳光不太充足的室内，其光电转化率也不会受到太大影响。另外，它还有许多有趣用途。比如，用塑料替代玻璃“夹板”，就能制成可弯曲的柔性电池；将它做成显示器，就可一边发电，一边发光，实现能源自给自足。