太阳能电池早期研究的一段历史(4)

鲍海飞 编译 2012-11-29

太阳能早期的研究历史，让我们看到科学研究每向前迈进一小步，都是多么地艰辛！同时又要面临着对手的竞争和压力！让我们继续往下看。

面对RCA公司(Radio Cooperation of America，1919-1986年)的成功展示，使得贝尔实验室的管理层压力倍增，于是下令加速太阳能的研究并要制造出些新玩意（RCA’s success stirred management at Bell Laboratories to pressure the solar investigators to hurry up and produce something newsworthy.）。你瞧瞧，是stirred!是搅乱，这就意味着闹心！而就在这一段时间，对他们来说，幸运地是，Fuller老兄一直在实验室里摸爬滚打，已经探索出一套如何制造更为有效的太阳能电池制作工艺的新路子。他按照Chapin所设计最优的硅电池模型，将硅片切成窄而长的条形。然后开始了一条完全不同的加工制造方法和过程。他先往纯硅里掺杂了微量的砷而使硅首先变成了n型，而不是在硅中掺杂了镓变成p型。然后，将掺杂砷的硅片放入到高温炉中又扩散了一层硼。这样，就引人非常薄的一层硼，即制作出了pn结！同时该结又非常靠近硅表面。这样，贝尔实验室终于克服了重重困难和障碍，制作出了具有良好电接触的基于硼-砷的硅太阳能电池了。事实上，现在的半导体工艺也正是基于此！

按照Fuller新方法制作的太阳能电池，其效率要比以前的太阳能电池高很多，其中有一块太阳能电池的性能要远远超过比其它的器件，达到了Chapin所设定的预期目标，即6%的转换效率。还有一种说法，是达到了10%的效率。到此，负责人Chapin才有信心把实验室制作的太阳能电池“可以作为基本电源使用的功率电池了”。当确信成功之后，贝尔实验室把模块整合在一起，准备向世人宣布他们激动人心的突破。

1954年4月25日，贝尔实验室的首席执行官们召开了一个新闻发布会，会上，他们利用贝尔实验室自己研发的太阳能电池为动力给一台收音机供电，收音机里面播放着动听的音乐。一名记者认为非常有必要向公众播报这条重要的消息：“与电紧紧地联系在一起，贝尔实验室能够利用太阳发电，产生的电达到每平方码50瓦，而最近的RCA公司在同样的面积上只达到百万分之一瓦。”美国的U.S. News &World Report 预言，这种硅条带“将来有一天，要比煤炭、石油和铀能够提供更多的能量。”The New York Times 对Chapin，Fuller和Pearson等人所取得的工作做了很好的总结，在1954年4月26日，即发布会的第二天的一期上报道声称，所构建的太阳能模块能够产生足够的功率，这标志着“一个新世纪的开始，最终导致人类梦寐以求的愿望实现-----几乎可以无限制地从太阳上获取能量为人类文明而使用。”

在1954年那个年代，人们甚至不能把太阳能电池转化出一瓦特的电用来运转机器。而近，在持续50多年的硅及其他光伏材料的研究和发展后，这就是你们将要看到的模样了。今天，已经有十亿瓦太阳能电池产生的功率用于推动卫星以及其他现代生活，以确保船只、火车等的运行，并带来充足的水、光明，以及电话服务，以至于在其它很多从来没有应用过的场合下使用，提供的清洁能源早已经并入电网。

在过去的十年里（2004年之前），每年太阳能的市场都增长20-25%，按照Solarbuzz的统计,国际太阳能电能工业每年都要有$30-$40亿美元的收入。

在贝尔实验室先驱Chapin,Fuller,Pearson等人工作的激励下，从太阳能到电能的转换已近实现，但革命性的胜利依然没有取得，在下一个50年，我们甚至难以想象在世界范围内我们将如何使用和充分利用太阳能电池。

回顾这段历史，我们看到这三位科学家在工作时间只有两年零两个月之内就完成了这么一个重要的工作！他们对社会最大的贡献是制作了硅电池板，并将太阳能产业市场化了。

编译来自：《The Silicon solar cell turns 50》, by John Perlin.

附录1：阳光从这里照耀

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附录2：阳光从这里照耀。        

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附录3：太阳能电池早期研究的一段历史

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