主题：【原创】给温家宝总理的建言：有机太阳能是中国的发展方向 -- 井底望天
家园 未来嘛，应该还是指着核聚变吧
家园 答复材料科学“大牛”jugojl6 答复：
既然你一上来就诉诸个人，那我也当仁不让了：当年你在未名BBS上谈论台湾问题的水平也不过尔尔。想当初我和你灌水还灌得挺欢，几年不见，自以为长进了？自以为了不起了？自以为西河就你站得高看得远了？我的文章没看几篇，就开始借题发挥骂西河，如果你这几年以来还是这种阅读能力，那恕我说一句：注意你的年龄啊，杜甫说了：“少壮能几时？”
且不说这些话，就拿你帖子里说的：污染高就怎么了？另一个东西如果在技术上达不到要求，就是污染低又如何呢？举个简单例子：大米饭的生产完全可以是绿色的、有机的，你给我做一个光电材料来看看？
我把我之前的一个帖子里的东西再发一遍，你如果肚子里真有点墨水，就好好回答一下。如果能说服我，那我向你道歉；如果你自己也解释不清，那赶紧面壁反省一下吧：
我看了fullerene那篇介绍有机太阳能材料的文章，有下面的评论，不知确否，还请fullerene和其他大牛赐教。单晶硅的硅硅键具有一定的金属键性质，所以才能形成连续的导带和价带。有机化合物的化学键主要是共价健，只有共轭pi键能造成大范围的电子离域，形成貌似“连续”的“导带”和“价带”。这也是为什么有机半导体材料都是稠环化合物、后来又用到了C60的原因。这么说来，要提高有机太阳能的效率，除了在加工工艺上创新外（比如混合异质结技术），就是采用比C60含有更大共轭pi键的物质。可是共轭pi键无论如何也不可能代替金属键吧？金属键做不到的事情，共轭pi键就能做到了？家园 这个这个，我来解释一下 我学过固体物理，对无机材料比较了解。
首先讲一下导带和价带：严格讲来，任何材料的导带和价带都不是连续的，它们都是由分立的能级组成。但是，对于尺寸未小到一定程度的材料来说，分立能级之间的差非常小，因此，这些能级可以看做是“准连续”的，或者进一步简化叫做连续的“带”，这对于微米尺度及其上的材料都适用。当材料的尺寸小到纳米尺度时，有的材料的分立能级之间的差就达到相对来说很大的一个数值，这时就必须把导带和价带都看做是分立的能级、而不再是“带”了，有的材料则不行、尺度必须更小，具体指标是看各自材料的激子波尔半径。
再讲讲单晶硅。单晶硅的硅硅键仍是共价键，但为什么有一定的金属性呢？先讲一讲金属、半导体、绝缘体的差别。它们的差别在于能带结构的不同：有的金属的价带是半满带，有的金属的导带和价带是有部分重叠的部分，这样的价带也变成半满带，总之有半满带，半满带就意味着有大量可导电的电子，因此是金属；绝缘体中只有满带和空带，满带中有很多能级、但所有能级都被电子占满，这样的电子对导电没有贡献，满带也叫价带，空带中也有很多能级、但没有电子、因此无法导电，空带也叫导带，空带和满带之间是带隙，带隙中没有能级——可以把能级看做是电子可以坐的座位，连座位都没有，就更没电子可以呆住，因此，绝缘体的导电性非常差；半导体的能带结构跟绝缘体的一样，差别只在于它的带隙很窄，因此，价带中的部分电子可以在热驱动下跳到导带里变成导电电子，它们在价带中留下的空位就被叫做空穴，空穴相当于可导电的正电荷。硅的导电性就根源于此，首先，硅的带隙相对较小，其次，硅可以被参杂入杂质，这些杂质在带隙中形成杂质带，有的杂质带接近价带，那么就会有更多的价带电子跳入杂质带、从而留下更多的空穴来导电（这样的参杂叫p型参杂），有的相反、接近导带，那么杂质带中的电子就会跳入导带、使得导带中有更多的导电电子（这样的参杂叫n型参杂）。因此，硅的导电性比较好，还能被调控（还能进一步被外来电场来调控电子或空穴的浓度，这是晶体管的工作原理）。
最后说一点C60：单个C60的尺度非常小，它的能级都是互相有较大间距的分立的能级，因此，带的概念对其不适用，更谈不上它是不是金属或者半导体。但是，太阳能电池中的C60都是成堆在一起被使用、或者是跟别的材料混在一起使用，因此，不能把它们看做一个个单个的，它们的能带结构都要跟处理方式以及它们所处的材料环境一起考虑。
家园 fullerene已经在下面回答你的问题了 不过主要还是前两天没看到。这么说吧，你见过用金属材料做的太阳能电池么？
材料的性质并不是越接近金属性越好啊，电荷分离层要有明确的能带，金属性的东西，根本不能用来分离光生激子。
补充两句：金属体材料的plasma frequency很高，可见光基本都被反射或者以热的形式耗散掉。不过用nanostructure的金属来加强硅元件的光吸收率之类现在也是有很多人在做的。
家园 谢谢fullerene和高斋见野，不过你们没理解我的意思 我并不是说金属键越强的材料越有半导体性能，我的意思是说，硅材料之所以能成为半导体，是因为硅硅键不是纯粹的共价键，而具有一定的金属键性质（想想看大学结构化学课本上那个由金属键-共价键-离子键构成的三角坐标图吧）。根据能带理论，正是这种金属键性质使价带和导带各能级之间的能量差变小，也即禁带变窄，从而使之能够成为半导体。而有机半导体材料则是通过大型pi键实现类似的性质的。
问题是硅材料的半共价-半金属键和有机材料的pi键是完全不同的两种化学键。对于前者，已经能算出理论上的最高光伏转化效率是30%左右，对于后者呢？因为我毕竟不是搞材料科学的，我在网上查不出可以相信的有机半导体材料的理论最高光伏转化效率，唯一能确定的是，新闻里报导的几种正在研发的材料，据说其转化效率都不到20%，而且其提高转化效率的手段并不是靠材料的本征性质，而是靠复杂的机械结构（比如异质结薄膜之类）。所以我忍不住猜测，pi键的半导体性质是不是比不上半共价-半金属键？
希望你们能提供一些可靠的数据表明有机太阳能材料的光伏转化效率能超过硅材料。否则我肯定认为在中国搞第三代硅基太阳能材料的可行性和意义要比搞有机太阳能材料更大。当然，有机太阳能材料也应该搞，不过也就是搞搞OLED吧，搞太阳能电池还是免了。
家园 多谢高兄替我回复 对金先生:
我本来就不是学材料学的, 其他的不懂. C60我只知道是电子受体. 有机光伏因为物质化学性质不同所以其光伏原理与无机物如硅不同. 所以不用拿名词来损我.谢谢.
我的原来的帖子无非是针对你所说的硅很多而有机材料不多的意见回复的.和你提的技术问题(化学键的种类不同)无关.
家园 有机光伏效率太低了，寿命短，更重要的缺陷 是output产出量低。实际应用不上。
光热这块觉得还有可能，
但是为啥没人搞？
家园 第70朵花我来送 新能源无疑是方向这是毋庸置疑的，国内也肯定早就在做工作，方法是不是对还是要实践来检验的。成败看的是结果，是谁先把红旗插上去，谁就是胜者。
家园 有机薄膜的寿命很有问题 能做光伏电池，那做有机发光薄膜显示器OLED的基板薄膜不是更好吗，如能成功，真正的薄膜电视就可以贴在墙上哪。现在的液晶电视市场就是他的哪。
家园 你说的很对, OLED是显示科技的一大未来方向 OPV, OLED, Osemi-conductor,都是可以做的, 并行不悖.
具体到OPV技术里面, 现有的小企业走的大分子方向的寿命, 因为不仅涉及封装严密问题,而且涉及内部电子受体和电子给体从相互团块混杂天然的回逐渐向上下分层变迁, 所以寿命更短. 相比之下, 现有的这家OPV技术没有后一个问题,只要严格解决好封装,那么前景是相当乐观的.
家园 【原创】光合作用的人工控制 光合作用的人工控制是个需要重点发展的方向，现在植物光合作用收集的能量绝大部分用于其自身的生长，人只能利用其很少一部份，如果可以将光合作用进行人工控制就能彻底解决粮食与资源问题，使人类发展脱离土地和能源的限制
家园 太科幻了 另外，光合作用的效率很低。
家园 对不起，看到此文后的第一感觉就是 是不是又一个水变油的忽悠人的东西哦？
请原谅偶如此敏感。因为
如果真的是有专利的，那么，请拿出样品，哪怕是计算机模型来也行。
如果你说这个样品要国家投入多少多少，如果不投入那么多就没办法作样品，那么，基本上可以判定是骗人了。
如果理解有误，那么请原谅。
家园 最近身边有这么一件事 在老美某个国家实验室工作，有几个user（大概是两个研究生，一个博士后）做实验时偶尔发现他们的polymer加上某种nanoparticle之类的，就能产生比较强的photovoltaic效应。于是他们扔下原先的实验不干，甚至休学，不眠不休地搞合成，试图将这玩意儿的效率提高到百分之多少以申请风投。能不能做出纯属未知数，而且做出之后对实验室也没有什么benefit（他们已经没有affiliation了）,但实验室很宽容的让他们免费使用所有设施、资源，直到那几个家伙把东西做出来，搞了一大笔钱拍屁股走人。
去年melting down那会儿我挺幸灾乐祸的，觉得老美快到头了，但知道了这件事心里不由惴惴。就这几个家伙合成的那玩意儿来说，他们现在做到的效率恐怕已经是极限，也就意味着根本没有商用价值。不过老美的风投、或者实验室的那些头儿难道会不知道？当然他们都知道，现在扔进去的钱百分之九十九都是打水漂，但只要有百分之一成功，回报则将无限，怕的就是没有人去尝试，哪怕仅仅是去试错也好。朱棣文的一句名言就是：try to make as many mistakes as possible! 国人是非常聪明、非常善于挑刺的，负面效果就是容易将创新扼杀在摇篮里。其实对于一种几乎是未知的东西，质疑或者采信都没有什么根据可言，前者也并不见得就比后者高明。
家园 这可能就是为啥美国科技实力这么强的原因吧