通常，太陽能光伏電池要么平鋪在房頂上，要么安裝在特殊的機動裝置上，始終朝向太陽。近日，美國麻省理工學院（MIT）的研究人員提出了奇思妙想：把太陽能電池制造成三維結構，比如方塊或者塔形。該研究結果也著實令人驚訝比起平板，在同樣的面積區域上，三維結構太陽能電池產出的能量至少翻倍，最高可超過20倍。
　　這項同時基于計算機模擬和實物模型測試的研究發表在《能源與環境科學》雜志上。研究人員表示，通常情況下，三維結構在任何空間有限的地方都有優勢，比如擁擠的城市中。此外，在太陽能發電場也能得到應用。論文高級作者、MIT副教授Jeffrey Grossman認為，這一思路對未來的光伏科技發展有重要意義。
　　據悉，該研究首次用系統分析和預測分析方法來解決三維結構的效率問題。研究人員首先利用計算機算法研究了大量可能的三維結構，同時開發出一套分析軟件在各種緯度和天氣條件下進行測試。隨后，他們在MIT一個實驗室的屋頂上搭建了3種不同的太陽能電池三維結構，用于驗證模擬預測的準確性。
　　研究發現，越是遠離赤道、處在冬季或者多云天氣，三維太陽能電池的發電效果提升越顯著。參與研究的MIT材料科學與工程系研究生Marco Bernardi解釋說，能量產出得以提升的根本原因在于當太陽靠近地平線時，比如清晨、傍晚和冬季，三維結構的垂直面能夠收集到相當多的陽光。
　　計算機模擬表明，三維結構越復雜效果越好，比如每個面都向內凹的立方體，但這些結構往往都不太好制造。不過研究人員表示，研究中使用的計算機算法也可以在較小的能量損失（10%~15%）下簡化結構，比起性能的大幅提升，這一代價可能根本算不了什么。
　　研究人員承認，目前這種三維結構電池的成本高于普通太陽能板，但超高的能量效率和穩定的能量產出會彌補這一劣勢。他們強調，這一改進的優勢在于使能量產出更加穩定，可以預知，因此也更加容易接入電網。
　　Grossman認為，這一創新走向應用的時機已經成熟。他解釋說：即便是10年前，這一想法從經濟性角度上也是不可取的，因為太陽能電池模塊太貴了。而眼下，65%的錢都花在了太陽能電池的安裝、土地使用權以及其他設備上。因此，隨著成本下降，三維太陽能電池的優勢將逐漸明顯。
　　專家評價指出，該研究從理論和試驗兩方面證明了三維光伏元件在捕獲不同角度光線上的顯著優勢，而其挑戰在于要用經濟廉價的方式大量生產這些元件。