早在半個世紀前,人們已經開始夢想將溫差發電材料與太陽能材料結合。1954年,太陽能先鋒瑪麗亞·特爾克斯用一張溫差發電材料吸收太陽熱量,並成功將熱能轉化為電能。材料一面的熱能釋放出的電子流向溫度較低的一面,導致溫度高的一面帶正電,溫度較低的一面帶負電。特爾克斯用這種方法成功生成電流,但是只有很少一點。光-電轉化的效率非常低,最成功的一次實驗轉化率僅有1%。這和當時的矽太陽能電池板的效率相差並不多。然而,到上世紀50年代末,矽太陽能電池的效率提高了兩倍,達到6%-8%。而太陽能溫差發電材料的效率依然保持在1%。因此,新生的太陽能產業迅速拋棄了這種技術,大力發展矽太陽能電池板。上世紀70至80年代,矽太陽能電池板開始大批出現在屋頂上。
在接下來的幾十年裡,溫差發電材料幾乎完全被忽視。除了可憐的發電效率之外,這種材料本身———原料通常採用碲化鉍等稀有元素———價格昂貴,相對於卑微的產出實在不划算。只有在極其罕見的情況下,在沒有其他選擇的時候才可能被採用。比如,在「旅行者」號太空探測器上,溫差發電材料利用一小塊放射性材料和寒冷外太空的溫度差異為探測器提供電源。
想像一下,在不遠的未來,要捕捉太陽能,不再需要昂貴的電池板,只需要購買幾桶塗料,塗在屋頂、外牆或任何接觸陽光的表面,就可以將它們變成巨大的太陽能電池板。
想要減少電費,一種方法是利用無處不在的免費能源———陽光。但首先,你得拿出一大筆錢,請專家上門在你家屋頂上安裝沉重而低效率的太陽能電池板。現在,有一種方法可以利用免費太陽能,且不用請專家,不用花大錢購買電池板。假如,只需要上商店購買一桶塗料,花一個下午自己把屋頂塗滿新買來的塗料,再請一個電工將電線連接上屋頂,就能讓你家徹底脫離電網,實現能源自給自足?
這正是一種新的太陽能材料許諾的美好前景。這種材料利用材料兩面的溫度差別產生電流,一度因為效率太低,造價昂貴,被認為難以用於實際應用。但新研究發現,溫差發電材料可拯救太陽能產業,解決電池板致命的光-電轉化效率低的問題。溫差發電材料可幫助太陽能電池板走出低谷,發揮更大用途,但另一方面,它們也可能導致電池板的沒落。