太陽直接關係著人類的生存——它帶來光明和溫暖，促進動植物生長，影響著大氣運動，推動著地球的水迴圈，更不斷地塑造和改變著地表的形態。因此，人類生產和生活的資源都直接或間接地來自太陽。
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透過光照，太陽直接給予地球的能量究竟有多少呢？以我國為例，除了被大氣層反射或吸收，在一年中，僅直接照射到960萬平方千米國土表面上的太陽能量就相當於2萬億噸煤燃燒所發出來的熱量。可惜的是，這些能量並沒有得到完全合理的使用。把太陽能充分地運用起來是長久以來人類的夢想。
充分利用太陽能並不是一件簡單的事，太陽能有兩個致命的弱點：一是它的能量密度太低，看起來投射到地球上的總能量值很大，但當把這份能量分散到每一塊小面積上或每一段時間裡時，這個值就很小了；另一個致命的弱點是太陽供給的能量不均衡，它的強度隨時間變化，還受天氣、環境和地域等因素的影響，不能維持常態。要充分地、均衡而持續地利用太陽能，就必須設法把它儲存起來， “採集”和“儲存”就成為利用太陽能的核心問題。
太陽能可以儲存起來嗎？經過近百年來的探索，人們發現最好、最直接的辦法之一是製造太陽能電池，即先把太陽能轉換成電能，再利用蓄電的方式儲存起來。雖然想法很好，但只是初步實現，就經過了幾十年的研究過程。
安東尼·貝克勒爾
1839年，法國物理學家安東尼·貝克勒爾在實驗中偶然發現，浸入溶液中的金屬電極受到光照以後，會有電流產生。他把這一現象稱作光伏效應。光伏效應的發現，為太陽能電池的研製奠定了基礎。
1873年，威羅比·斯密斯在《自然》雜誌上提出硒的光化學反應之後，又過了10年，即在1883年才由查理斯·弗裡茨利用半導體制造出一種硒光電池，但它的效率僅有1%，並不實用。
1888年，俄國物理學家阿列克山德爾·斯多爾托夫製成了第一個基於外光電效應的電池，但也由於效率太低，沒有真正的實用價值。
其實，不少具有實際開發價值的發明是在不經意間發現的，第一個實用單晶矽光電池就是這樣。1954年，美國貝爾實驗室的卡爾文·富勒、戴瑞爾·恰賓和傑拉爾德·皮爾森在實驗中偶然發現，在矽中摻入一定的雜質，可以使矽對光的反應更加敏感。這個現象激發了他們的靈感，利用這一效應，在1954年4月25日，他們成功製成擴散型P-N結，由此，第一個實用的太陽能電池誕生了。雖然效率只有6%，但這一具有開創意義的成功給人們帶來希望，意味著太陽能電池時代即將開始。
從左到右為富勒、恰賓和皮爾森
1973年能源危機之後，太陽能電池開始轉向民用，廣泛用於航標燈、交通訊號燈、路燈、高空障礙燈、高速公路指示牌、鐵路燈和一些特殊的家庭燈具，如庭院燈等。光電池為人類提供了一種比較好的能源，它環保、實用、方便，目前仍處於開發階段。其中，規模最大的是1983年在美國加利福尼亞州建成的太陽能電廠，其發電量達到1.6萬千瓦。
1983年在美國加利福尼亞州建成的太陽能電廠
儘管太陽能電池還沒有得到普遍的應用，但在一些特殊情況下，卻是必須使用的。1958年，霍夫曼電子公司首次成功地在“先鋒”1號衛星上裝配了光電池。目前，宇宙空間站、地球同步衛星和空間望遠鏡或空間觀測臺上，已經普遍使用了光電池。
近年來，中國大力發展太陽能的光伏產業，從2007年至今，已經成為世界光伏生產第一大國，到2010年，光伏發電裝機總容量已經達到893兆瓦，是全球產量的一半。太陽能發電有著巨大的發展前景。近年來，更有人設想利用太空同步衛星擷取太陽能量為地球發電，這樣做的好處是，不受時間與天氣的限制，無論是烏雲密佈的白天，還是伸手不見五指的夜晚，都可以照樣發電。太陽釋放的能量是地球當前消耗能量的10萬億倍，只要擷取其中很小一部分，就可以滿足人類對能量的需求。目前，世界一些國家正在這方面進行小型的衛星試驗，已經邁出了從夢想到現實的第一步，儘管這一步很小，但它意味著太陽能時代正式開始。
來源：《科學史上的365天》
作者：魏鳳文 武軼
