5． George Cove的意外发现

George Cove最初制作的这些设备有可能同时产生光伏（主要）和热电响应。插头是锌和锑的合金 － 我们现在知道这是一种半导体。它的两端交替覆盖着德国银（镍、铜和锌合金）和铜。这就分别形成了欧姆接触和肖特基接触，而有了这两种形式的接触，George Cove的发明就是一个典型的光伏设备。

Philip Pesavento进一步调查发现，George Cove使用“德国银”很可能只是作为插头两端的负极材料，并使用锑锌合金 （ZnSb） 作为正极材料，这些都是当时最好的热电材料。他可能用完了德国银并用铜代替了一堆插头，因为使用铜和德国银之间的热电电压差异很小。然后，在测试过程中，Cove 指出这些插头（一端是德国银帽，另一端是铜帽）提供了更高的电压：100 毫伏，而热电发电机通常为 10 毫伏。

这里究竟发生了什么？

通过使用铜，Cove 在不知不觉中建立了一个肖特基结。这将他的热电发电机变成了“热光伏发电机”。这种设备的工作原理与光伏太阳能电池相同，但波长不同。太阳光谱涵盖从红外线到紫外线的大约 0．5 到 2．9 电子伏特 （eV） 的范围。带隙在 1 到 1．7 eV 之间的半导体可以有效地将可见光转化为电能（光伏发电机），而带隙在 0．4 到 0．7 eV 之间的半导体可以有效地将短波红外太阳能转化为电能（热光伏发电机）。

上图：Cove 1906年的专利图显示了锌锑合金“b”；德国银（欧姆）端盖“c”；以及铜或锡（肖特基）端盖“f”。所有这些都是压配接触，因为焊接连接会降低效率。

我们现在知道 ZnSb，也就是Cove 插头中的负极材料，是一种带隙为 0．5 eV 的半导体。这在很大程度上解释了为什么发明者最初观察到他的太阳能发电机将热能和光能转化为电能。热光伏发电机不仅匹配太阳光谱的红外尾部，它还匹配燃烧火焰或通过燃烧木材或天然气加热的红热发射表面的直接光谱。它还将可见光谱的较低部分转化为电能，但效率非常低。

然而，George Cove并不是科学家，在当时的科学认知上，他也不可能知道带隙，不可能知道为何热量没有发电，光照却产生了电流。

根据 Philip Pesavento 的说法，Cove 随后设法改进了接近 Zn4Sb3 的合金成分，一种锌锑合金，其比例为 4 份锌对 6 份锑。我们现在知道，那也是一种半导体。然而，它的带隙为 1．2 eV，非常接近硅的带隙 （1．1 eV）。因此，它将他的热光伏发电机变成了纯粹的光伏发电机：

Philip Pesavento 继续介绍，“受成果鼓舞，Cove可能制作了更多的插头，并且不知何故在一批中出现了“错误”的比例，然后他测量到了更大的电压。最后他对锌锑合金进行了仔细研究，发现40 － 42％范围的锌合金产生的电压最高（与 ZnSb 中的 35％ 锌相比）。Cove意外地发现了 Zn4Sb3，这种半导体的更高带隙意味着它在暴露于柴炉的热量时不再起作用，而当它暴露在太阳能中时效果更好，可以有效地将更多的可见光光谱转化为电能。”

6． 然后呢？没有然后了

如此颠覆性的发明，然后呢，George Cove怎么了？

如果 Cove 的太阳能电池板如此具有革命性，为什么会被遗忘？在这个问题上，Philip Pesavento 研究发现，Cove此后的命运，读起来就像一本犯罪小说。

Cove于1905年将它的发明申请了专利，并与当年将他的第一块太阳能电池板在加拿大展示。此后Cove的专利于1906年得到批准，他本人则被美国投资者带到美国（马萨诸塞州萨默维尔）继续开发他的设备，以他的聪明才智，一切进展都非常顺利。但当Cove 试图生产和销售他的太阳能设备时，竟然以神秘的方式失败了。

根据Philip Pesavento的研究，在产业化的利益驱动下，这位发明家开始与股票操纵者 Elmer Burlingame 打交道，他在 1909 年和 1910 年在不属于他的企业发行股票，包括 Cove 的初创公司 Sun Electric Generator Company。

1909 年 10 月，Cove据称被绑架，并被告知如果他不停止开发太阳能发明，他的生命就会受到威胁。然而，警方认为关于Cove的绑架是一场骗局。1911 年，Cove 和 Burlingame 都因股票欺诈被捕并入狱一年。尽管在那之后 Cove 致力于其他发明，但这些都与太阳能无关。

George Cove的太阳能研究从此再也没有声音了。他真的是个骗子吗？或者说他是其中一人的受害者吗？还是他的名声因为太阳能发电机威胁到其他公司的利益而被毁？

历史上有很多美国大公司压制技术创新的例子。George Cove 与纽约的 Edison Electric Illuminating Company 在那一时期同样活跃，该公司对竞争对手的不道德行为有据可查。如果 Cove 的太阳能发电机运转正常，它本可以减少对爱迪生的煤炭和燃油发电站不断增长的需求。因为在更早的1880 年代，爱迪生购买了当时最好的热电发电机制造商 － Clamonds 的改进型热电堆，并随后停止了机器的开发。

现在只能推测George Cove可能是受害者。他的专利详细描述了他的 Zn4Sb3 插头的制作过程，这帮助研究人员计算了其太阳能电池板的功率输出和效率。然而，Cove在专利中还描述了这些用于将木炉中的热量转化为电能的插头，这与他选择的材料不兼容，Philip Pesavento觉得，这是 Cove 的误导，以防止人们复制他的炉子专利并使其工作。

但是不管如何，George Cove的发明神话并没有被继续，也没有得到当时科学家的关注。由于那个年代根本没有网络，信息和资料都很难查询，George Cove的发明也就被时间淹没了。此后三十年，德国肖特基才发明了pn结，四十年之后，贝尔实验室才用硅材料做出了第一块可商业化的光伏电池。

George Cove所用的材料，无论是来源，还是制造过程，都比硅材料要容易，也更容易回收，或许如果当时的科学家能够沿着这条路走下去，光伏发电的供应链将是另外一段历史，但也有可能因为效率等原因而像其它光伏材料技术路线一样不被世人看好。

如果George Cove的故事是真的，那光伏的应用历史将被提前40年，这个可以有。但历史没有如果，George Cove，也许就是世界上第一个被耽误了的光伏科学家，也许他本可以成为世界光伏之父。

《全球光伏》编译整理