隨著社會的不斷進步，新能源的利用變得越來越普遍。作為新能源的重要組成部分，太陽能一直是清潔能源研究的熱門領域。然而，目前已開發的太陽能電池只能在太陽光直接照射下將太陽能轉換為電能，而在下雨、陰天、霧（霾）、夜晚等暗光天氣的發電效率很低甚至是不能發電。此外，我國平均每年的光照時間約為3000小時，占全年總時間的34.2％，也即太陽能電池在其65.8％的時間內不能正常發電。可見，開發一種在光照和暗光天氣發電的全天候太陽能電池最大限度地延長電池的發電時間并提升發電總量是十分必要的。

為此，中國海洋大學唐群委教授團隊聯合云南師范大學楊培志教授團隊研發出新型“全天候”發電的太陽能電池。這項研究在國際上首次實現了太陽能電池在夜晚也能發電。盡管目前的發電量還比較小，但這為全天候太陽能電池的實現提供了實驗依據和理論基礎。這一成果已經引起國際關注，納米研究領域的知名期刊《美國化學會納米》和《納米能源》雜志相繼刊登文章，報道了這一研發成果。

這款優化的全天候太陽能電池太陽在光照時的光電轉換效率為10%，在夜晚的光電轉換效率為25%以上。同時，這一類太陽能電池在夜晚的發電時間可以持續數小時。這一研究有助于延長太陽能電池的發電時間。將實現在任何時段、任何天氣下發電。相關成果已在國內申請了發明專利。

研發團隊表示，全天候電池通過研究太陽能電池的界面工程，引入具有吸光–發光特性的光學材料，該材料將沒有被吸收的可見光和近紅外光吸收并轉換為單色可見光并持續激發數小時，實現了在夜晚無光環境下光吸收劑持續激發電子而發電。

值得一提的是，研發過程并不是一帆風順的。由于缺少關于全天候太陽能電池的文獻參考，在工作初期，尋找思路和確定實驗方案對整個團隊來說是巨大的挑戰。唐教授帶領團隊經過不斷探索和嘗試后確定了現在的最佳方案。在研究過程中，也存在一些難題。比如在研究光學材料激發的單色光與光吸收劑的匹配問題時發現，其所激發的單色可見光包括紅光、橙光、黃光、綠光、青光、藍光、紫光、白光等，然而并非任意的可見光都能使電池獲得較高的發電量。通過對復合光陽極的激發光譜和光吸收劑的吸收光譜研究，唐教授等人最終認定能夠激發綠光的光學材料可以使全天候電池獲得較高的發電量。隨著研究團隊的更多深入研究，電池中電解質的離子擴散、電池的組裝等等一系列難題一一迎刃而解。

唐教授表示，當前用于開發全天候發電的染料敏化太陽能電池已經實現產業化，后續工作將主要集中于進一步提升電池在暗光天氣的發電量并延長發電時間以及將這一技術應用于商業硅太陽能電池。一旦這兩方面獲得突破，這一技術將具有廣闊的應用前景。未來，該技術可能應用在包括產能建筑的外墻、屋頂、玻璃等領域進行同步發電，還可以為電子產品輔助供電或制作成纖維狀電池用于隨身發電。我們期待未來適合應用的全天候太陽能電池為人類提供更多電量。

唐群委：博士、教授、博士生導師、中國海洋大學“英才工程”第一層次特聘教授。主要從事介觀太陽能電池和全天候太陽能電池關鍵材料與技術的研究，在全球染料敏化太陽能電池領域排名第56位（其中，對電極第3位、光陽極第6位、凝膠電解質第10位）。在Angewandte Chemie InternationalEdition、ACS Nano、Nano Energy、Advanced Materials等雜志發表SCI學術論文200余篇，他引近2600次。入選英國皇家化學學會的top 1%高被引作者，申請/授權國家發明專利16項。主持多項國家級重點課題、一般課題、省部級課題。所開發的可在雨天發電的太陽能電池入選2016年世界前沿基礎交叉科學研究進展、2016年十大光伏前沿技術、2016年RSC化學前沿。 

(編輯：小智)