1995年，凱利·卡切波爾完成了她的物理學(xué)本科學(xué)歷后，決定進(jìn)入一個(gè)停滯不前的領(lǐng)域：太陽(yáng)能電池。2006年，已經(jīng)成為博士后的卡切波爾獲得了一項(xiàng)重大的發(fā)現(xiàn)，推開了制造光電轉(zhuǎn)換率更高的薄膜太陽(yáng)能電池的大門。這個(gè)進(jìn)步或許可以讓太陽(yáng)能在同化石燃料的博弈中更具競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)�？ㄇ胁�爾現(xiàn)在是澳大利亞國(guó)立大學(xué)等離子研究團(tuán)隊(duì)的一員。
薄膜太陽(yáng)能電池一般用非晶硅或者碲化鎘制造，與常規(guī)的由更厚而且更昂貴的硅晶片制造的太陽(yáng)能電池相比，成本更低。當(dāng)然，薄膜太陽(yáng)能電池的效率也更低，因?yàn)椋�如果一個(gè)電池的厚度比射入光線的波長(zhǎng)還短時(shí)，光線就更難被吸收和轉(zhuǎn)換。因此，僅僅幾微米厚的薄膜電池只能微弱地吸收一些近紅外的波長(zhǎng)。如此一來(lái)，薄膜電池的光電轉(zhuǎn)化率只有8%到12%，而一般晶硅太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換率能達(dá)到14%到19%。而要產(chǎn)生更多的電能就需要制造更大的設(shè)備，這就大大限制了太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用范圍。
當(dāng)金屬表面的電子被入射的光線刺激后，會(huì)形成等離子體振蕩。在傳統(tǒng)的硅基太陽(yáng)能電池的制造中，很多人都利用等離子體效應(yīng)，從而保證電池更加高效，但是卻沒有人利用這個(gè)效應(yīng)來(lái)制造薄膜電池�？ㄇ胁�爾發(fā)現(xiàn)，她敷在一塊薄膜太陽(yáng)能電池表面的銀納米粒子，并不會(huì)像鏡子一樣完全反射直接照射到其表面的光線。相反，粒子表面上形成的等離子體將使光子偏斜，這樣，這些光子會(huì)在薄膜電池內(nèi)部來(lái)回反射，以便于長(zhǎng)波長(zhǎng)光的吸收。
卡切波爾的測(cè)試設(shè)備的光電轉(zhuǎn)化效率比普通的薄膜太陽(yáng)能電池高30%左右。如果卡切波爾能把她的納米粒子技術(shù)和大規(guī)模制造薄膜電池結(jié)合起來(lái)，很可能會(huì)改變太陽(yáng)能電池技術(shù)領(lǐng)域的平衡，加速太陽(yáng)能取代傳統(tǒng)化石燃料能源的步伐。薄膜太陽(yáng)能電池不僅能獲得更多的市場(chǎng)份額（目前，其在美國(guó)的市場(chǎng)份額為30%），同時(shí)，也會(huì)加速整個(gè)光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
毫無(wú)疑問，在薄膜太陽(yáng)能電池制造上，碲化鎘將慢慢取代硅。但是碲是稀有元素，專家們擔(dān)心它的供給可能無(wú)法滿足需求。而在這方面，硅則更有優(yōu)勢(shì)。
目前已經(jīng)有多家公司向卡切波爾拋出了“橄欖枝”。但是，卡切波爾希望在商業(yè)化這項(xiàng)技術(shù)之前，能夠更好地完善它。同時(shí)，澳大利亞斯文本科技大學(xué)的研究人員們也正和業(yè)界巨頭、世界上最大的硅基太陽(yáng)能電池制造商中國(guó)尚德太陽(yáng)能電力有限公司開發(fā)他們的等離子體薄膜太陽(yáng)能電池制造技術(shù)，據(jù)稱，該公司的等離子體太陽(yáng)能電池有望在4年內(nèi)實(shí)現(xiàn)商業(yè)化。