电池材料之半导体玻璃
人们常说，万物生长靠太阳。这话一点不假。如果没有太阳提供的光和热，地球上几乎所有的生物都将面临灭顶之灾，人类也不例外。太阳是离地球最近的一颗恒星，直径比地球大100多倍。太阳是一个巨大炽热的大火球，其表面温度高达6000℃，而其中心的温度更是高达2000万℃，在如此之高的温度下，还有什么物质能不被熔化呢？！太阳的巨大能量是从哪里来的呢？研究表明，太阳本身就是一个大原子核聚变反应堆。这种反应是氢聚变为氦的热核反应。热核反应使太阳向空间辐射出惊人的巨大能量。据推算，太阳总辐射功率约为3.75×l025瓦，这是一个多么令人不可思议的天文数字！大家知道，地球的平均半径为6371公里，其总表面积约为5.1亿平方公里。太阳投射到地球所在范围内的辐射功率约为1.8×1017瓦，这仅占太阳辐射总功率的1／22亿左右。据粗略估计，辐射到地球所在范围内的太阳能约有1／3被地球大气层反射回宇宙空间去了，还约有1／3被大气层吸收，剩下1／3多一点的太阳能才能到达地球表面。这样看来，辐射到地球表面的太阳能的功率约为6×1016瓦。别小看这个数字，它大约为目前世界上各种能源产生的总功率的20000倍！利用太阳能的方法有很多，其中最具吸引力的是太阳能电池。只要你稍加留意，在一些比较高档的电子手表的表面上以及某些电子计算器的面板上，都有几块在阳光下闪闪发光的亮片，这就是半导体太阳能电池。只要安装上这种小片片，电子表和计算器就不再需要安装电池了，使用起来十分方便。半导体材料有一种效应叫做光生伏打效应。这种效应是指，当半导体材料受到光照时，半导体内的电荷分布状态发生变化而产生电动势和电流的效应。此时，不需要任何外加电源，只要有光照射，半导体的两端就会产生电势差，接上负载后就会产生电流。我们把这类半导体元件称为光电池或太阳能电池。这是一种把太阳能直接转变为电能的装置。据报道，目前太阳能电他的能量转换效率已可达到20％左右。目前，研究比较多的太阳能电池材料有硅、砷化镓、硫化镉等，其中硅太阳能电池效果最好。大家知道，硅是一种半导体材料，要做成硅太阳能电池，必须在硅片上外延一层掺有不同杂质的薄膜以形成p-n结。由于硅单晶的尺寸受到制造设备等因素的制约，所以目前最有吸引力的是非晶硅太阳能电池。半导体玻璃，即非晶硅，制造工艺比较简单，也可制造出很大尺寸的薄膜材料，适合于工业化大规模生产，因而显示出巨大的应用前景。太阳能电池的用途可大了！例如，人造卫星安装上太阳能电池后，可以长期为卫星提供能源。现在已研制成功适合于小型轿车和飞机用的太阳能电池。安装了这种新能源的汽车和飞机不再需要其他任何燃料，无任何环境污染，可以长期使用。人造卫星、宇宙飞船更是离不开太阳能电池。将来，每幢楼房都可以安装一个小型太阳能“电站”：在楼顶铺一层半导体玻璃薄膜材料，有阳光照射时就会产生电力，把多余的电力存到蓄电池中，到了夜间或阴雨天，再由蓄电池向每个家庭供电。这样，我们做饭、取暖、洗衣、看电视，就不再需要消耗别的能源了。据测算，按现在一般水平计算，每10米2的太阳能电池每天可提供约5度电能，这些电能足够一个家庭使用一天。值得指出的是，目前太阳能电池的造价还偏高，效率也还偏低，要大规模使用仍有困难。但是，随着科学技术的进步，许多家庭和工厂用上太阳能电池的日子已经为期不远了。
