美国研发出了钙钛矿太阳能电池,其转换效率接近66%

 展鹏      

现在的太阳能光伏发电技术多数是硅材料太阳能板电池,发电效率只有25%左右。美国能源部的国家可再生能源实验室在最新公告中称,他们研发的钙钛矿太阳能电池转换效率获得突破性提升,接近66%。



目前市面上超过90%的太阳能板都是硅材料制成。硅光伏电池的好处很明显,耐用,而且便于安装,成本也很便宜。但是,这种电池的弊端也很明显,硅光伏板电池效率很低,价格最可负担的模型的效能在如安装、朝向、天气等因素的影响下不等,差不多只有7%~16%左右。


太阳能电池至今已经有六十多年的历史了,可是即使是商用的硅光伏电池,也勉强才达到25%的发电效率,最大也超不过30%。


还有一个明显的问题是,为了增加硅材料面板的坚固性,大部分硅光伏太阳能板都是造成波浪形,而不是薄膜的形式,这也是导致发电效率低的另一个原因。


研究人员意识到,要提高电池效能,采用薄膜的形式是研发的方向。基于硅材料的薄膜经过几代的研发,效率已经从开始的13.6%逐步提升到21.6%,直到2018年,牛津实验室的技术达到了28%。


可是这完全无法与这项最新的突破相比。国家可再生能源实验室在发布的研究成果公告中说,这项技术的关键在于怎样阻止能量以热量的形式损失。


公文说:“当阳光照射在太阳能电池上,材料吸收光子后产生电荷载体--电荷和空穴。热载太阳能电池在电荷载体的能量以热量的形式损耗之前,迅速地把它变成电能。阻止热损耗是太阳能电池面临的一项巨大的挑战,这种新型电池的转换效率有希望是传统电池的两倍。传统钙钛矿太阳能电池的效率从2009年的3%,提升到2020年的超过25%。一个设计合理的热载设备可以达到理论上接近66%的转化效率。”


研究人员现在还不明确这种技术何时能够进入市场,也无法估计它的成本。但是该实验室表示,这种技术已经接近实现商务可行性,而且在不久的将来,在固态照明、动态感测、机械驱动、高级的辐射探测、量子信息科技和光催化等领域也能发挥作用。


延伸阅读


全球风能与太阳能发电份额有望增至45%


国际能源机构(IEA)的一份报告指出,到2040年,全球风能和太阳能发电的份额将从7%上升至45%,增强电力供应的灵活性对保障电力供应安全就变得尤为重要。


IEA认为,能源领域的脱碳转型,可变量的可再生能源快速增长,数字化扩大了网络攻击的机会,而气候变化导致了更多的极端天气事件,这都给电力供应安全构成严峻的挑战。


近年来,为了达到减少排放的目标,各国都在不断增加太阳能光伏、风能等可再生能源的部署,使其在未来一段时间内能够增至足以淘汰化石燃料工厂和核设施的发电量。


IEA认为,在其他低碳发电技术的支持下,风能,太阳能光伏和风能将占主导地位的多元化供应组合。这必须包括需求响应和存储,以及数字化和电力市场互连。“天然气和煤炭仍将继续发挥作用,尤其是在印度等发展中国家。如果无法达到假设情景中其他低碳技术(例如核能和生物质能)的发电水平,则会导致额外的成本和挑战。”


但是,对于风能和太阳能技术而言,进一步加速增长至可以弥补其他低碳发电不足的水平将是极具挑战性的。此外,现有的方案提供了纯粹的技术经济观点,而没有考虑与其他风力涡轮机,核设施,化石燃料工厂和新的架空输电线路有关的社会认可或政治因素,所有这些因素都可能使实现最佳的低碳排放变得更加复杂。


研究表明,清洁能源的过渡将给世界范围内的电力系统带来重大的结构性变化,在过去十年中,可再生能源发电量已经激增。根据IEA可持续发展方案,到2040年,可变可再生能源在总发电量中的年均份额将达到45%。


到2040年,这将意味着电力将超过石油成为全球最大的能源,风能和太阳能在全球发电量中所占的比例将从7%上升到45%,所有可再生能源的总和将超过70%。


报告称,但要“与扩大太阳能和风能同时发展”就需要资源具有新的、额外的灵活性,特别是在电力需求强劲增长的新兴和发展中经济体中。


尽管供需变化更大,但要保持可靠性,将意味着需要对网络和灵活的资源(包括需求侧,分布式和存储资源)进行更多投资,以确保电力系统足够灵活和多样化以应对。


来源:帝都小葫芦,环保网

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