現(xiàn)在的太陽(yáng)能光伏發(fā)電技術(shù)多數(shù)是硅材料太陽(yáng)能板電池，發(fā)電效率只有25%左右。美國(guó)能源部的國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室在最新公告中稱，他們研發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率獲得突破性提升，接近66%。

目前市面上超過(guò)90%的太陽(yáng)能板都是硅材料制成。硅光伏電池的好處很明顯，耐用，而且便于安裝，成本也很便宜。但是，這種電池的弊端也很明顯，硅光伏板電池效率很低，價(jià)格最可負(fù)擔(dān)的模型的效能在如安裝、朝向、天氣等因素的影響下不等，差不多只有7%~16%左右。

太陽(yáng)能電池至今已經(jīng)有六十多年的歷史了，可是即使是商用的硅光伏電池，也勉強(qiáng)才達(dá)到25%的發(fā)電效率，最大也超不過(guò)30%。

還有一個(gè)明顯的問(wèn)題是，為了增加硅材料面板的堅(jiān)固性，大部分硅光伏太陽(yáng)能板都是造成波浪形，而不是薄膜的形式，這也是導(dǎo)致發(fā)電效率低的另一個(gè)原因。

研究人員意識(shí)到，要提高電池效能，采用薄膜的形式是研發(fā)的方向?；诠璨牧系谋∧そ?jīng)過(guò)幾代的研發(fā)，效率已經(jīng)從開(kāi)始的13.6%逐步提升到21.6%，直到2018年，牛津?qū)嶒?yàn)室的技術(shù)達(dá)到了28%。

可是這完全無(wú)法與這項(xiàng)最新的突破相比。國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室在發(fā)布的研究成果公告中說(shuō)，這項(xiàng)技術(shù)的關(guān)鍵在于怎樣阻止能量以熱量的形式損失。

公文說(shuō):“當(dāng)陽(yáng)光照射在太陽(yáng)能電池上，材料吸收光子后產(chǎn)生電荷載體--電荷和空穴。熱載太陽(yáng)能電池在電荷載體的能量以熱量的形式損耗之前，迅速地把它變成電能。阻止熱損耗是太陽(yáng)能電池面臨的一項(xiàng)巨大的挑戰(zhàn)，這種新型電池的轉(zhuǎn)換效率有希望是傳統(tǒng)電池的兩倍。傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的效率從2009年的3%，提升到2020年的超過(guò)25%。一個(gè)設(shè)計(jì)合理的熱載設(shè)備可以達(dá)到理論上接近66%的轉(zhuǎn)化效率?！?/p>

研究人員現(xiàn)在還不明確這種技術(shù)何時(shí)能夠進(jìn)入市場(chǎng)，也無(wú)法估計(jì)它的成本。但是該實(shí)驗(yàn)室表示，這種技術(shù)已經(jīng)接近實(shí)現(xiàn)商務(wù)可行性，而且在不久的將來(lái)，在固態(tài)照明、動(dòng)態(tài)感測(cè)、機(jī)械驅(qū)動(dòng)、高級(jí)的輻射探測(cè)、量子信息科技和光催化等領(lǐng)域也能發(fā)揮作用。

延伸閱讀

全球風(fēng)能與太陽(yáng)能發(fā)電份額有望增至45%

國(guó)際能源機(jī)構(gòu)(IEA)的一份報(bào)告指出，到2040年，全球風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的份額將從7%上升至45%，增強(qiáng)電力供應(yīng)的靈活性對(duì)保障電力供應(yīng)安全就變得尤為重要。

IEA認(rèn)為，能源領(lǐng)域的脫碳轉(zhuǎn)型，可變量的可再生能源快速增長(zhǎng)，數(shù)字化擴(kuò)大了網(wǎng)絡(luò)攻擊的機(jī)會(huì)，而氣候變化導(dǎo)致了更多的極端天氣事件，這都給電力供應(yīng)安全構(gòu)成嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

近年來(lái)，為了達(dá)到減少排放的目標(biāo)，各國(guó)都在不斷增加太陽(yáng)能光伏、風(fēng)能等可再生能源的部署，使其在未來(lái)一段時(shí)間內(nèi)能夠增至足以淘汰化石燃料工廠和核設(shè)施的發(fā)電量。

IEA認(rèn)為，在其他低碳發(fā)電技術(shù)的支持下，風(fēng)能，太陽(yáng)能光伏和風(fēng)能將占主導(dǎo)地位的多元化供應(yīng)組合。這必須包括需求響應(yīng)和存儲(chǔ)，以及數(shù)字化和電力市場(chǎng)互連?！疤烊粴夂兔禾咳詫⒗^續(xù)發(fā)揮作用，尤其是在印度等發(fā)展中國(guó)家。如果無(wú)法達(dá)到假設(shè)情景中其他低碳技術(shù)(例如核能和生物質(zhì)能)的發(fā)電水平，則會(huì)導(dǎo)致額外的成本和挑戰(zhàn)?！?/p>

但是，對(duì)于風(fēng)能和太陽(yáng)能技術(shù)而言，進(jìn)一步加速增長(zhǎng)至可以彌補(bǔ)其他低碳發(fā)電不足的水平將是極具挑戰(zhàn)性的。此外，現(xiàn)有的方案提供了純粹的技術(shù)經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，而沒(méi)有考慮與其他風(fēng)力渦輪機(jī)，核設(shè)施，化石燃料工廠和新的架空輸電線路有關(guān)的社會(huì)認(rèn)可或政治因素，所有這些因素都可能使實(shí)現(xiàn)最佳的低碳排放變得更加復(fù)雜。

研究表明，清潔能源的過(guò)渡將給世界范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)帶來(lái)重大的結(jié)構(gòu)性變化，在過(guò)去十年中，可再生能源發(fā)電量已經(jīng)激增。根據(jù)IEA可持續(xù)發(fā)展方案，到2040年，可變可再生能源在總發(fā)電量中的年均份額將達(dá)到45%。

到2040年，這將意味著電力將超過(guò)石油成為全球最大的能源，風(fēng)能和太陽(yáng)能在全球發(fā)電量中所占的比例將從7%上升到45%，所有可再生能源的總和將超過(guò)70%。

報(bào)告稱，但要“與擴(kuò)大太陽(yáng)能和風(fēng)能同時(shí)發(fā)展”就需要資源具有新的、額外的靈活性，特別是在電力需求強(qiáng)勁增長(zhǎng)的新興和發(fā)展中經(jīng)濟(jì)體中。

盡管供需變化更大，但要保持可靠性，將意味著需要對(duì)網(wǎng)絡(luò)和靈活的資源(包括需求側(cè)，分布式和存儲(chǔ)資源)進(jìn)行更多投資，以確保電力系統(tǒng)足夠靈活和多樣化以應(yīng)對(duì)。

來(lái)源：帝都小葫蘆，環(huán)保網(wǎng)