本文摘要：目前，全球每年至少要消耗13太瓦（1太瓦=1万亿瓦）能源。石油等化石能源的不可再生性，决定了人们必须寻找其替代品。功率达12万太...

　　目前，全球每年至少要消耗13太瓦（1太瓦=1万亿瓦）能源。石油等化石能源的不可再生性，决定了人们必须寻找其替代品。

　　功率达12万太瓦的太阳便进入了人们的视线。理论上，只要收集1小时的太阳能，就可满足人类全年的能源需求。

　　为了有效地收集太阳能，人们尝试了各种方法，比如开发大面积、高效、低成本的太阳能电池。目前已有产业化的晶体硅（单晶硅、多晶硅）太阳能电池，部分投产的薄膜电池（非晶/微晶硅硅基薄膜、碲化镉和铜铟镓硒），以及主要处于研究中的染料敏化电池、有机薄膜电池等。

　　一种叶绿素太阳能电池，因为尽可能模仿了自然界中的光合作用而备受关注。

　　从阳燧取火到太阳能电池

　　说起来，人类利用太阳能的历史古已有之。公元前9世纪，中国人开始用“阳燧”（凹面镜）聚光取火。公元7世纪，开始使用凸透境聚集太阳能取火。

　　到了近代，太阳能的利用变得普遍。1950年代，太阳能利用领域取得两项重大技术突破：一是1954年美国贝尔实验室研制出6％的实用型单晶硅电池，二是1955年以色列Tabor提出选择性吸收表面概念和理论并研制成功选择性太阳吸收涂层。这两项突破为太阳能利用的普遍应用奠定了技术基础。

　　1970年代以来，鉴于常规能源供给的有限性和环保压力的增加，许多国家掀起了开发利用太阳能的热潮。

　　几十年时间，太阳能利用技术在研究开发、商业化生产、市场开拓方面都获得了长足发展，成为世界快速、稳定发展的新兴产业之一。比如，晶体硅（单晶硅、多晶硅）太阳能电池目前已有广泛产业化规模，薄膜电池也有部分投产。

　　目前，要想大规模地推广太阳能技术，光能转化效率和能量的有效储存是两个绕不开的大难题。

　　晶硅电池的光电转换效率理论上最高可达32%，目前产业化水平在14％-18％之间。但居高不下的制造成本，大大限制了其使用范围。目前晶硅电池的理论使用寿命是20年（实际运营中还要考虑到电池面的清洁，以及恶劣天气带来的意外损伤等情况），在全使用期的发电售价约为同期传统电价的2倍。

　　一些新开发的高效率太阳能电池面板造价更为高昂。比如，一种转化效率高达41%的复合型光合电池，10厘米见方造价就达数千美元，而电压仅为0.5伏。连发明这种电池的德国夫琅禾费太阳能研究所所长艾克韦伯都认为：“这样高的价格，真要买来安装，谁都会犹豫的。”

　　此外，如何储存能量也是难题之一。

　　自然界的光捕捉系统

　　有没有一种方法能够有效避免如上难题？

　　实际上，自然界一直有一套太阳光捕捉系统，从第一个绿色生命诞生算起，这套系统已经运转了27亿年。这就是光合作用。

　　目前德国科学家研究发现，一种叫做LHC一Ⅱ的膜蛋白在绿色植物中含量最为丰富，被视为捕光复合物。这是一个具有典型正20面体对称特征的空心球体，其中布满了色素分子，以便吸收光能并进行传递。