據外媒報道，西北大學可持續發展與能源研究所（ISEN）對太陽能進行研究，其研究方向主要分為兩大類：太陽能發電和太陽能燃料。首先，太陽光可以用來發電，比如硅太陽能電池；其次，其能量也可以轉化為其他方式，比如用于制造液體燃料。西北大學化學系教授Michael Wasielewski表示：“所謂的太陽能燃料，實際上是利用太陽光來驅動化學反應，從而產生燃料，比如把二氧化碳帶回燃料中。”

從本質上講，太陽能燃料是將來自太陽的能量轉化為一種可儲存、可使用的能源形式，如液體燃料。想象一下，一塊硅電池太陽能電池板產生的電力來驅動水電解器（而不是送入電網），電解器再將水分解成氧和氫，后者可以轉化為氫燃料。這是一種簡單的太陽能燃料，所使用的是當前通用技術。

由于使用和分配氫燃料的基礎設施不足，這項技術并沒有得到廣泛使用。Wasielewski說：“如果你能開發一種可以應用于當前汽車技術的液體燃料，那就很有吸引力了。例如，你可以利用甲醇來為汽車提供動力。那樣我們就可以像現在一樣擁有標準的燃料加注站了。”

生產太陽能燃料可能需要通過集成系統，將導致氣候變化的二氧化碳從大氣中分離出來，并將其轉化為甲醇或一氧化碳，這是化學工業中經常使用的。原則上，這有助于取代化石燃料，并減少二氧化碳排放，緩解氣候變化。Wasielewski稱，生產太陽能燃料時，不必局限于有太陽能電池板的集中式設施。最終可能會出現一些系統，將陽光吸收機制和燃料的化學轉化機制整合至一層膜中。

Wasielewski認為，想要真正使用太陽能燃料，可能還需要十年甚至更長時間。ISEN等機構正在努力改進太陽能電池，這也將促進太陽能燃料的發展。他說：“我們正在嘗試一種相對較新的太陽能電池生產方法。普通的硅太陽能電池實際上會丟棄整個光譜藍端的陽光。”ISEN的研究人員嘗試利用一種單線態裂變工藝（singlet fission）來利用被浪費的藍光。“在單線態裂變過程中，當某些分子吸收藍光時，你最終會在系統中以一對的代價得到兩對帶電粒種。”

通常情況下，參與單線態裂變的分子并不復雜：紅色汽車漆中使用的分子便是有效例證。在傳統硅太陽能電池中利用單線態裂變，比如在電池上覆以涂層，可以將其最大效率提高達12%。

ISEN研究人員還在研究其他幾種材料，以制造效率更高、成本更低的太陽能電池，或改進太陽能電池。有機光伏（OPV）由廉價、靈活的材料制成，可用于不同的地方。

結晶鈣鈦礦技術也為捕捉太陽能奠定良好基礎。Wasielewski表示：“這種技術具有成本低、易于生產的優勢。”他指出，在鈣鈦礦方面，西北大學做出了一些開創性工作。鈣鈦礦型太陽能電池發展面臨一定挑戰，也存在一系列可能的解決方案，包括封裝電池以保護其免受水污染，以及用錫代替有毒的鉛。Wasielewski說：“挑戰是存在的，但我認為，隨著鈣鈦礦和OPV的展，以及利用單線態裂變等助推效應，將會有很多很酷的東西出現，促進下一代太陽能電池發展。”
責任編輯：YYX