北卡罗来纳的研究人员研发了一种能将有机太阳能电池的性能提高一倍多的方法，通过加上一层垂直的光纤作为阳光捕捉装置。

　　维克森林大学的物理学教授戴维?卡罗尔（David Carroll）领导了装有光纤的太阳能电池的研发。他是独立公司FiberCell的首席科学家，该公司正在开发用薄膜逐卷制造工序生产电池。“我们拥有运行良好的演示样品，能说服一些人用这个方法生产，”卡罗尔说。

　　目前最好的有机太阳能电池的效率约为8%，尽管人们正在努力研究能将这种电池的效率提高至10%以上的有机化学。但是，卡罗尔表示仅仅改善化学过程是不足以赶上硅太阳能电池的性能的。“答案不在于化学过程——而在于电池本身的结构，”他说。卡罗尔还表示制造光纤为基础的有机电池的成本为每瓦1美元，应当与平板有机电池的成本相当。“但是在工厂中生产，它们的成本只有硅电池的十分之一，”他说。这就使得它们能比生产硅电池便宜得多。

　　标准平板电池的问题，不论它是用有机还是无机材料制成的，在于一些阳光通过反射损失掉了。为了减少这个损失，电池制造商将电池涂上了抗反射涂层，或者蚀刻电池的表面以增加光子吸收。卡罗尔的团队采用了一个令人称奇的方法：在构成电池基础的聚合物基质上加上光纤。

　　被卡罗尔称为“光导管”的光纤像粗糙的胡子茬一样从表面突出。它们被薄的有机太阳能电池围绕着，这些电池经过了浸涂工序，吸收阳光的染料或聚合物也被喷涂在电池上。阳光能从任何角度进入光纤顶端。然后光子在光纤内部弹跳，直到它们被周围的有机电池吸收。

　　研究人员在实验室里测试了玻璃光纤电池，发现光纤大约增加了一半的太阳光吸收。卡罗尔表示该电池在一天中能产生相当于平板电池两倍的瓦时，因为它们能从不同角度吸收光线。“这就相当于拿着一个平板设备一整天都直接对准太阳，”他说。

　　佐治亚理工学院的研究人员正在试验类似的以光纤为基础的有机电池。该大学的材料科学与工程教授王中林（Zhonglin Wang）表示这种方法相比传统的平板电池设计有“显着的优势”。他的实验室研发了一种含有光纤和附着在光纤外壁上的氧化锌纳米线的混合电池。纳米线作为吸收阳光的染料，意味着更多的表面区域以捕捉阳光。王中林表示这种方法将效率提高了6倍，尽管他的实验室还没能超越单一的光纤束。“我们还在努力（在较大的表面上）整合多束光纤，”他说。

　　卡罗尔2004年开始了他的研究，使得维克森林大学在这项技术商业化的道路上处于领先地位。“目前这儿的大多数设备都是单个光纤，”卡罗尔还表示市场上不缺能制造含有光纤基质的薄膜逐卷工序技术。“我们会借鉴那些技术；这并不困难，”他说。“薄膜厚度和涂层质量的敏感度比我们预计的要小得多，这也就意味着制造电池的道路比我们原先预计的要平坦得多。”

　　目前FiberCell正在与投资者洽谈，并计划为屋顶瓦片及其他能从多角度吸收阳光中获益的产品生产以光纤为基础的有机电池。“如果能让它的性能接近最大值，那么我的设备效率理论上讲能超过15%，接近20%，”卡罗尔表示。这能使得有机光伏技术与当今最好的硅电池竞争。

　　光学工程师和集中光伏太阳能公司摩根太阳能（Morgan Solar）的首席技术官约翰?保罗?摩根（John Paul Morgan）表示，FiberCell的方法必须与其他增加电池表面积并捕捉更多阳光的技术相竞争。例如，在基质上放一层密密麻麻的纳米线，就已被证明是提高有机电池效率的方法。

　　“使用光纤是一个有趣的方法，但是像其他方法一样，还是会遇到制造上的挑战，”摩根说。“所有新的电池技术都面临着潮湿、电连接和损耗的问题。如果能克服这些，那么这是一个很可行的方法。我迫不及待想看看之后会有什么进展。”