作者：杨立中
迈尔斯·巴尔（Miles Barr）
获奖年份：2014
获奖时年龄：30
获奖时职位：Ubiquitous Energy联合创始人与首席执行官
获奖理由：太阳能创业公司首席执行官，但他希望你永远也看不到他的产品。
我们对太阳能光伏电池板的样貌是十分熟悉的。它们的颜色通常是深蓝色，刻有金属色的细线，而形状则是非常平整的一块面板。太阳光线不仅无法透射光伏电池的身躯，就连从其表面上反射回我们眼睛里的光线都很少。这是光伏电池的设计要求：用平整的硅晶片拦住所有照射在其表面的光线，并尽可能地将其吸收，转换为电能。因此，我们会在街边的交通灯上看到一块这样的平板，也会在远郊的大片土地里看到它漫山遍野的蓝色身影。但如果想把光伏电池板用在建筑上，恐怕就只能把它们安装在屋顶或者挂在不遮挡窗体的墙面上了，而它独特的颜色与形状则很容易破坏建筑原有的美感。而如果想用太阳能电池给手机充电，要么放在手机的背面，在不使用手机并把手机屏幕朝下时才能进行充电；要么就需要像一些计算器一样，在屏幕旁边单独划出一块区域放置太阳能电池。
但是，有一位创新者却可能会打破光伏电池行业的游戏规则。他彻底改变了光伏电池的样貌，让其从一块引人注目的蓝色平板变得几乎“隐形”，从而可以悄无声息地融入我们的日常生活。
麻省理工学院化学工程专业的博士迈尔斯·巴尔带领其创立的科技创业公司Ubiquitous Energy开发出了一种全新的产品：透明太阳能光伏电池板。它也能发电，但几乎完全隐形。这种电池板乍看上去与一块普通的透明玻璃毫无差别，阳光可以随意透射，却能以10%的效率将太阳光以在用户的眼皮底下为这些终端充电 [46] 。谱中的能量转化为直流电。正如公司名字Ubiquitous Energy的字面意思——“无处不在的能源”一样，这种拥有全新外形的新型光伏电池可以有比普通深蓝色光伏电池板多得多的使用场景。例如，直接用来做建筑的窗玻璃，在丝毫不会改变建筑外表的前提下，把任何一幢有窗户的建筑甚至是一整座玻璃幕墙围成的摩天大楼变成功率巨大的清洁能源发电机组。而当安装在手机、平板电脑或电子阅读器的屏幕上时，用户甚至无法察觉到它的存在，在不影响正常使用的情况下，这块隐形的电池却可
（图片来源于MIT EmTech 2014）
你可能会想，硅晶光伏电池之所以能发电，是因为它深蓝色、不透明的躯体把光线都吸收了；但对于透明光伏电池来说，光线都透射过去了，光子似乎并没有留在电池内部，拿什么来发电呢？而这正是这种电池的精妙之处。所谓的“透明”光伏电池，只是针对人类的眼睛而言的。人眼可以吸收并识别的光线的波长范围很有限，大致是波长等于390纳米（蓝紫色）到700纳米（红色） [47] 之间的一个很窄的波段。常规的硅晶光伏电池之所以不透明，是因为其原子层面的结构决定了它吸收的是可见光波段的光线。而透明光伏电池通过特殊的结构设计，可以选择放过可见光波段的太阳光线，转而吸收波长短于人眼可见范围的紫外线和略长于人眼可见范围的近红外线（波长为650～850纳米）。由于可见光波段的光线几乎可以完全透射，因此，这种光伏电池对于人类的眼睛来说基本就是全透明的。但对于占太阳总能量超过一半的红外线和紫外线来说，“透明”光伏电池却不再透明，它将这两个波段的光子“截留”并用于发电，却可以不被人类用户所察觉。
透明光伏电池的光谱吸收波段。横坐标为光线的波长，黄色线为太阳光波长分布，彩色区域为可见光波段及人眼识别出的颜色，白色线为透明光伏电池所使用的波长范围。可以看出，其在可见光波段几乎不吸收，但紫外线波段（可见光波段左侧）和近红外波段（可见光波段右侧）的光子却被转化成了电能，而人眼却无法发现（图片来源于MIT EmTech 2014）
而透明光伏电池之所以具有区别于硅晶光伏电池的特殊功能，是因为透明光伏电池在基础结构的组成上就与硅晶光伏电池有所不同。尽管所有的光伏电池应用的基本原理都是光生伏打效应，但硅晶光伏电池依赖的是经过掺杂的无机硅晶体，属于无机光伏电池；而透明光伏电池使用的半导体却是由导电聚合物（即导电塑料）或小分子等有机材料组成的，属于有机光伏电池。与无机光伏漫长的研究历史（最早可以追溯到19世纪末）相比，有机光伏电池的真正起步要晚得多（20世纪70年代末）。到目前为止，有机光伏电池的效率只有无机光伏电池的几分之一（最高纪录只刚刚超过10% [48] ），寿命也更短。但有机光伏电池却拥有许多无机光伏电池所没有的明显优势：成本低、厚度薄、质量轻、制造工艺简单、可做成大面积的柔性器件……而且，使用禁带宽度不同的有机材料，可以控制电池吸收太阳光谱的范围。因此，通过使用一层极薄的有机光伏材料（厚度只有1/100毫米），迈尔斯·巴尔的透明光伏电池板能够在拥有90%的透明度的前提下（许多玻璃都没有如此高的透明度），避开可见光波段，实现10%的发电效率。Ubiquitous Energy还在进一步对产品进行改进，希望可以将这一数字提高到12%。凭借这项神奇的发明，30岁的迈尔斯·巴尔被授予“2014年《麻省理工科技评论》35位35岁以下科技创新青年”称号。不过，这并不是这位天才工程师的第一项发明。
许多人小时候都喜欢把身边的各种东西拆开，再组装回去，但很少有人会像迈尔斯·巴尔那样，按照自己的想法对零件进行重新组装，从而发明出什么新东西来。例如，他曾用一辆旧校车的雨刮器电机“发明”了一只会走路的机器猴子，还曾经把一台吸尘器和一张桌子改造成一艘气垫船 [49] 。但是，当地媒体采访他时，只有9岁的“天才儿童”迈尔斯·巴尔却说，科学“并不是我最喜欢的科目”[4]。他并没有撒谎。他不是不喜欢科学，而是喜欢的学科实在是太多了。这导致他在美国著名的私立研究型大学——范德堡大学（Vanderbilt University）读本科时，同时完成了3个截然不同的学位：属于工程学的化学工程、属于理学的数学和属于艺术的音乐。而迈尔斯·巴尔在本科期间对各种学科和社团活动的广泛涉猎，让他有着一般学生难以企及的宽知识面和复杂的交叉学科背景。之后，他进入麻省理工学院，在著名的有机与纳米结构电子实验室（Organic and Nanostructured Electronics Lab, ONE Lab）攻读化学工程博士学位。也正是他在攻读博士学位期间的重大研究突破，最终实现了透明光伏电池的发明和Ubiquitous Energy的创立。
在攻读博士学位期间，迈尔斯·巴尔发明了一种在较低的温度下，不依赖任何溶剂就可以把有机光伏材料的蒸气通过化学气相沉积的方法“打印”在各种日常生活中经常见到的物体表面的技术 [50] 。这里的各种表面，既包括玻璃、塑料，还包括皱皱巴巴的纸张——换句话说，他制造有机光伏电池的技术可以把一张纸片也变成一块太阳能电池。这项突破性的技术需要能源、化学、电子甚至工业设计等众多不同学科的知识，而这正是迈尔斯·巴尔的强项。2012年，他因此赢得了30000美元的Lemelson-MIT学生发明大奖 [51] 。
2011年，迈尔斯·巴尔和他在攻读博士学位期间的导师、ONE Lab负责人弗拉基米尔·布诺维奇（Vladimir Bulovi?）等人共同创立了Ubiquitous Energy；而透明光伏电池的秘诀，正是把透明的有机光伏涂层打印在玻璃上的技术。
透明光伏电池可以把一整座摩天大楼变成一个太阳能发电站，而不妨碍大楼里的人享受明媚的阳光（图片来源于MIT EmTech 2014）
因其在清洁能源领域中突出的创新贡献，Ubiquitous Energy除了获得了众多重量级奖项外，还得到了近千万美元的融资。尽管到目前为止，尚没有哪座大楼真正使用Ubiquitous Energy的透明光伏电池作为窗户上的玻璃，也还没有哪部量产的手机可以一边使用、一边用屏幕上的隐形涂层充电，但我们有理由期待这一天早日到来。