分享

【材料日报】太阳能成本大幅下降、新晶体结构的杂化钙钛矿材料、可执行计算任务的存储器芯片

 前沿材料 2020-09-17

1

未来太阳能将打败煤炭

成为地球上最价廉的能源

2017年1月3日,国际可再生能源机构(以下简称:IRENA)通过官网为最新研究报告背书:预计到2025年,太阳能成本将进一步下降43%至65%,未来太阳能将打败煤炭,成为地球上最价廉的能源。

使用太阳能发电,现在在世界某些地区比用煤炭还要便宜。在未来不到十年的时间里,它可能是几乎无处不在的最低成本选择。在2016年,从智利到阿联酋等国家均打破了太阳能发电的成本记录,将太阳能电力成本降至全球煤电平均成本的一半(小于每千瓦时3美分)。现在,沙特阿拉伯、约旦和墨西哥正在计划今年的招标,旨在进一步降低太阳能发电成本。此外,意大利的Enel SpA和爱尔兰都柏林的Mainstream Renewable Power公司等,其在欧洲拥有丰富的经验,现在正积极在海外寻找新的市场,以补贴国内。

更好的技术是推动该行业的关键。自2009年以来,太阳能价格下降了62%,供应链的每一部分都削减了成本。这有助于降低银行贷款的风险溢价,并将有望推动一个创纪录的水平。根据彭博新能源财经(Bloomberg New Energy Finance)的研究数据,到2025年,太阳能可能比全球使用煤炭的均价还要便宜。彭博新能源财经太阳能分析主管Jenny Chase表示,到2025年,平均1兆瓦地面安装的太阳能系统的成本将为73美分/瓦,而目前为1.14美元/瓦,下降约36%。

▲彭博新能源财经发布的能源价格预测

IRENA和Photon咨询发布的太阳能发电

成本下降趋势分析

这与其他预测保持了一致。就太阳能发电的成本,GTM研究公司分析师MJ Shiao预计,美国西南部分地区目前成本接近1美元/瓦,并可能在2021年下降低至75美分/瓦。美国能源部的国家可再生能源实验室高级项目负责人Donald Chung预计,到2020年,太阳能发电成本约为1美元/瓦,目前成本为1.20美元/瓦。到2030年,技术的发展将带来更多的减价潜力。

IRENA预计,到2025年,太阳能成本将进一步下降43%至65%,这将导致从2009年以来的累计下降达到84%。IRENA总干事Adnan Amin对此表示:“这些改变是因为遵循了‘游戏规则’,市场的扩大正变得越来越重要。每当投资者使产能加倍,其成本将降低20%。”

对此,Enviromena Power Systems公司创始人兼首席执行官Sami Khoreibi对此表示:“太阳能供应链正在经历‘沃尔玛效应’,在市场中以更高的产量和更低的利润运营。

把太阳能发电的价格下降到低于煤电的速度在不同地区会有所不同。需要进口煤炭或环境污染相关税务较繁重的地区,如欧洲和巴西,将在2020年左右出现交叉点。而印度和中国等国内煤炭储量大的国家可能需要更长时间。

2

新晶体结构的杂化钙钛矿材料

有望应用于光电子器件

Biwu Ma,化学和生物医学工程副教授

2017年1月4日,美国佛罗里达州立大学研究团队发现了一个有机-无机杂化钙钛矿材料的新的晶体结构,有望用于发光二极管和激光等光电子器件。

佛罗里达农工大学与佛罗里达州立大学工程学院(FAMU-FSU College of Engineering)的Biwu Ma副教授在过去的几年一直致力于研究一种被称为有机金属卤化物的钙钛矿晶体材料,并希望能够以这种材料建造高性能的光电子器件。此次Ma教授带领的研究团队合成出的新材料为一维有机溴化铅钙钛矿C4N2H14PbBr4晶体材料。此种材料中的基本结构单元为溴化铅八面体。

Ma教授说:“这一类材料的基本结构单元都是金属卤化物八面体,它就像一块乐高片,你可以将它组装成不同的结构。”金属卤化物八面体可以形成三维网络,二维层,甚至一维链。目前,由其组成的三维和二维的结构已被广泛研究,而一维结构是罕见的。此次研究中,Ma教授的研究小组找到了一种方法,使边缘共享的溴化铅八面体连接起来组成的溴化铅链[PbBr4 2−]∞被有机阳离子C4N2H14 2+包围,组成了核壳结构的有机涂层量子线。数以百万计的有机涂层量子线叠在一起可以形成一个晶体束。从远处看,这些结构看起来像水晶针。这是科学家首次观察到这些杂化材料形成这样的晶体结构。

Ma教授说:“这种晶体具有非常有趣的光学特性,比如,它的光致发光量子效率高(其单晶的光致发光量子效率接近20%,纳米等级的晶体的光致发光量子效率为12%),而且科学家们可以使用不同的技术来进一步再提高其光致发光量子效率。”

杂化金属卤化物钙钛矿近年来由于其在光相关的各种类型的潜在应用(如光伏电池、发光二极管和激光器)已经受到越来越多的关注。Ma教授说:“它们是好的光发射器,这项研究告诉我们,我们有能力开发新的结构,这些材料在如发光二极管或激光设备等实际应用中有很大的潜力。”

3

可执行计算任务的存储器芯片——加速计算任务

▲存储芯片

近日,一个国际性研究团队开发了一种可执行计算任务的存储器芯片,这以往是由英特尔和高通公司制造的计算机处理器来完成的。这项工作意味着现在可以在存储数据的位置处理数据,从而开发更快更薄的移动设备和计算机。

2017年1月3日,新加坡南洋理工大学(NTU)、德国亚琛工业大学和德国尤利希研究中心合作开发新型计算电路。其使用电阻式随机存取内存构建了最先进的存储器芯片。由全球芯片制造商(如SanDisk和Panasonic)开发,这种类型的芯片是即将面市的最快存储器模块之一。

NTU助理教授Anupam Chattopadhyay与来自亚琛工业大学的Rainer Waser教授和来自德国尤利希研究中心的Vikas Rana博士合作 展示了如何使用ReRAM来处理数据。

当前的设备和计算机必须将数据从存储器传送到处理器单元以便计算,而新的NTU电路通过消除这些数据传送来节省时间和能量。其还可以将笔记本电脑和移动设备中当前处理器的速度提高至少两倍。通过使存储器芯片执行计算任务,节省了处理器所占用的空间,助力更薄、更小以及更轻的电子器件的开发。这一发现还可以为消费电子产品和可穿戴技术带来新的设计可行性。

目前,市场上的所有计算机处理器都使用二进制系统,是由0或1两个状态组成,例如,字母A将被处理并存储为01000001,一个8位字符。然而,由助理教授Chattopadhyay及其同事构建的原型ReRAM电路可处理三个状态的数据。例如,它可以存储和处理数据为0、12,称为三进制数系统。

因为ReRAM使用不同的电阻来存储信息,所以可用更高数量的状态存储数据,从而加速计算任务并超过当前的限制。

Rainer Waser教授表示:“ReRAM是一个多功能的非易失性存储器概念。这些装置具有快速、高效的特点,并可缩放到非常小的尺寸。 这项技术不仅可用于数据存储,而且还可用于计算,为在信息技术中更加高效的利用能量开辟一条全新的路径。” 


    ReRAM的优异性能已经吸引了许多半导体公司投资研究这种极具前途的技术。 未来,研究人员还将致力于开发ReRAM以处理更多状态的数据,这将导致计算速度的大幅提高,并最终在实际计算场景中测试其性能。

    转藏 分享 献花(0

    0条评论

    发表

    请遵守用户 评论公约

    类似文章 更多