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可以改变太阳能发电行业的新技术

 程浩瀚 2018-07-15
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国家可再生能源实验室的实验室中的钙钛矿太阳能电池

由于硅太阳能电池板的成本下降以及全球推动清洁能源应对气候变化,近年来太阳能的未来看起来越来越光明。根据国际能源机构的数据,在电源最乐观的情况下,2016年至2040年间,太阳能发电量将增长16倍。

但是现在对美国政府实验室和全球其他设施正在进行的一类被称为钙钛矿的材料的新研究有望迅速加速,即使是对太阳能部署最乐观的预测。如果他们从实验室到商业用途,钙钛矿可能会大大改变可再生能源的市场,为面板提供潜在的能量来捕获几乎任何面向太阳的表面。

“钙钛矿的未来令人叹为观止,”对外关系委员会成员兼“驯服太阳”一书的作者瓦伦·西瓦拉姆说,“太阳能的未来”一书是关于太阳能的未来的。“对于太阳能来说,确实需要一个清洁的能源转换,我们将需要技术创新,钙钛矿在我看来是领先的。”

您不需要物理学或工程学位就可以了解钙钛矿可能作为传统太阳能电池优越替代品的主要原因。首先,钙钛矿太阳能电池灵活且易于生产。它们可以用油墨溶液喷涂或喷涂在表面上,或像报纸一样从打印机中滚出。这种灵活性意味着它们几乎可以连接到任何地方。

在访问科罗拉多州格尔登国家可再生能源实验室期间,研究人员Joseph Berry和David Moore兴奋地指出正在进行的各种研究项目,目的是将钙钛矿从实验室现象转化为商业现实。摩尔用一个在当地工艺品商店购买的刷子刷上一层带有可见的钙钛矿太阳能电池的小表面,显示他可以轻松地涂抹细胞。贝瑞指出,一个实验中钙钛矿电池在明亮的光线下进行测试以测试它们的耐久性。摩尔对太阳能电池提供照明,这种太阳能电池会因光线而变暗,模仿对太阳光的潜在保护。

“材料具有使其擅长的正确属性,”贝瑞说。

研究人员也认为它们是捕获太阳能的更有效材料。硅太阳能电池板是目前在屋顶和公用事业规模的发电厂中使用的主要类型,它们的效率往往达到20%左右,这意味着它们捕获了五分之一的能量通过并转化为电力。去年夏天,钙钛矿太阳能电池的效率达到了创纪录的22.7%,研究人员表示,随着研究的继续,该数字可能会继续上升。钙钛矿的理论最大效率最高可达40%。而且由于钙钛矿太薄,它们可以应用于已经建成的硅模块,从而提高电力生产。

NREL科学家大卫摩尔持有一个装有钙钛矿油墨配方的容器,该配方可以涂在表面上以制造太阳能电池

过去,各种太阳能技术提供了灵活性或效率,但研究人员一直在努力将这两者结合起来。“Perovskites粉碎了这种折中,并承诺在每一个表现特征上都做得更好,”Sivaram说。

仍然存在挑战。也许最重要的是,硅太阳能电池板已经过几十年的测试并证明耐用,而钙钛矿的使用寿命仍然大部分未知。而且,鉴于气候变化的紧迫性,世界还没有30年的时间来发现。“四年前,你可以在一天之内做到这一点,”贝瑞说。“现在我们已经超过了5000个小时。”

与其他联邦资助实验室正在开发的其他技术一样,该技术也面临来自政府的挑战,该政府试图破坏可再生能源,希望能够支撑煤炭和其他化石燃料。特朗普政府提出的2018年预算将削减超过70%的能源部可再生能源办公室的资金。该办公室提供了NREL的大部分2.93亿美元预算。

预算削减被国会拒绝,实际上增加了可再生能源办公室的预算。甚至连特朗普政府的成员都赞扬了NREL和该部门的其他国家能源实验室。能源部长里克佩里是一位自称为实验室的“拉拉队长”。美国能源部副部长Mark Menzes在今年早些时候在美国可再生能源委员会会议上露面时特别称赞了钙钛矿,同时走钢丝捍卫拟议的预算削减。

“这是我们实验室能够做的非凡的事情,”他在讲述有关NREL钙钛矿研究的故事后说道。“我们能够进行早期阶段的研究,以便能够开发适用的技术。”

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