需要阴影的太阳能电池，听起来很扯，但科学家是认真的

需要阴影的太阳能发电，听着就像是不要麻辣不要烫的麻辣烫，但你万万想不到，这一次科学家是认真的……

在全世界都提倡绿色环保的今天，太阳能成为了我们最最重要的清洁能源之一。它不会产生任何污染，还可以为我们提供源源不断的能量，是许多科研人员重点研究的方向之一。

不过，太阳能有一个缺点，那就是怕阴天。一旦有个刮风下雨，乌云密布，太阳能就要瘫痪。不过，最近新加坡国立大学（National University of Singapore，NUS）的材料科学家Tan Swee Ching和他的同事们，竟然开发出了一种新型的太阳能设备，不仅不怕阴影，反而怕没有阴影。乍听之下觉得好像有点扯淡，可是他们是认真的。

当然了，这种新型的太阳能设备不是完全依赖于阴影，而是需要阴影带来的一些物理效应。人们从来没有从这个角度考虑问题，但是新的设备真的实现了这个功能。

Tan Swee Ching介绍说：“阴影无处不在，我们已经对它习以为常了。在传统的光伏或光电应用中，阴影的存在对于需要持续发电的设备来说是无法使用的，它会导致设备性能的下降。在这项研究中，我们利用阴影引起的光照对比作为间接的电源。光照的不同会在阴影和被照射部分产生电势差，从而形成电流。这种在存在阴影的环境下收集能量的概念是史无前例的。”

正是利用了光照差产生电势差的原理，他们成功在自己开发的“阴影效应能源发电机”（Shadow-Effect Energy Generator，SEG）上实现了发电。据介绍，这台设备的核心部分是在一组硅晶圆上放置包括黄金薄膜的细金属条，然后安置在一个柔性的塑料底座上。就是这样一个装置，实现了科幻电影里的剧情。

他们将SEG分别放置于完全光照和全阴影的环境下进行发电，结果显示，其两端的电势极其接近，最终整个设备产生的电量极小，几乎相当于完全没有发电。

但是，当SEG被放置在半阴影区域的时候，情况就不一样了。这支研究团队展示了SEG在云层遮挡、树荫摇动或者是单纯的太阳移动所导致的阴影下所产生的发电能力，结果显示其发电效率提升到了原来的两倍。

同样来自新加坡国立大学的物理学家Andrew Wee指出，他们还对阴影所占面积的比例与发电效率进行了测量，发现“当一半被照亮，而另一半处于阴影之中时，SEG处在发电的最佳覆盖面积，这是因为它收集能量和发电的部分都获得了足够的面积。”

他们介绍说，SEG产生的电压足以让一块1.2伏特电压的电子表运作。虽然这个电量看起来也不怎么样，但鉴于这项研究刚刚起步，可以想象未来的提升空间还是非常巨大的。重要的不在于大不大，而在于有没有。只要有证据表明这个技术行得通，未来的发展就足够让它不断提升能力。

另外，SEG的用途不仅仅是发电，还可以被用作传感器，因为它提供的电流变化可以直接反应环境的变化。通过记录阴影的变化，它可以记录下来形成阴影物体的运动方式。未来我们可以将它利用在各种联网的智能家居设备中，或者用来开发自主供电的传感器。那些需要对天气变化产生响应的设备，未来或许也需要SEG的加入。

目前来说，SEG的开发还仅仅处于刚刚开始的阶段，研究人员的下一步目标就是降低它的成本。根据他们的介绍，SEG的成本应该比传统的太阳能电池要更低。比如在它内部的金薄膜，显然抬高了设备的成本，或许未来可以用其他金属或材料代替。

除了降低成本之外，研究人员还希望开发SEG的更多功能，比如将其应用在穿戴设备上。这些设备需要的电压并不很高，但是需要经常充电，如果能够通过太阳能进行充电将会大幅延长续航时间。

研究人员在论文中指出：“凭借其成本-效率比，简单性和稳定性，我们的SEG构建了一个很有前景的根据环境条件而产生绿色能源的模式，既可以为电子设备提供能源，又可以用作智能传感器的一部分，尤其是利用在建筑物中。”

可以肯定的一点是，随着人类通过可再生能源发电的手段不断增加，我们将可以在极大程度上缓解能源危机和环境污染的问题。而且，从另一方面来讲，这些发电设备的不断涌现，也可以为我们的电子设备提供越来越多的可能。

（图片说明：材料学家Tan Swee Ching）

甚至，连低温都在被科学家考虑用来发电。我在上大学的时候，也和同学讨论过利用温差来发电的设备。可以想象，在未来会有更多我们现在完全想象不到的途径可以产生电能，这对于我们来说至关重要。目前的环境恶化已经令我们足够担忧，而这些清洁能源就是解决这个问题的重要答案。

唯一的问题是，我们改善能源结构和气候恶化的速度谁更快一点。希望科学家研发的步伐能快一点，至少可以让更多的动植物免于灭亡的厄运。