重大突破!太阳能发电新技术可让现有发电效率翻
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。
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