五大極具潛力的太陽(yáng)能技術(shù)突破

來(lái)源標題：五大極具潛力的太陽(yáng)能技術(shù)突破

太陽(yáng)能光伏發(fā)電是全球綠色轉型的“生力軍”。盡管太陽(yáng)能電池板已“飛入尋常百姓家”，但它們并非盡善盡美。為此，科學(xué)家還在孜孜不倦探索新技術(shù)，力求使其更高效、更可靠。美國thecooldown網(wǎng)站在近日的報道中，列出了研究人員今年取得的五大極具發(fā)展潛力的太陽(yáng)能創(chuàng )新技術(shù)突破。

(資料圖片僅供參考)

鈣鈦礦電池：穩定耐用性增加

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，曾被《科學(xué)》雜志評為2013年十大突破之一，更被視為下一代光伏技術(shù)的璀璨明星，其受關(guān)注程度與日俱增。

鈣鈦礦是一組與礦物質(zhì)鈣鈦氧化物擁有相同原子排列(晶體結構)的材料，在太陽(yáng)能電池中展現出獨特的潛力。相比傳統硅基太陽(yáng)能電池，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池不僅成本更低，而且更加柔韌。它還能制成透光、半透明的光伏組件，廣泛應用到建筑窗戶(hù)上。但鈣鈦礦也有一個(gè)致命缺陷：在自然狀態(tài)下，它會(huì )很快降解。

今年1月傳來(lái)喜訊，美國密歇根大學(xué)團隊發(fā)現，通過(guò)“修復缺陷”，即向鈣鈦礦電池中添加各種分子，會(huì )顯著(zhù)提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板的穩定性和耐用性。相關(guān)論文發(fā)表于《物質(zhì)》雜志。

這一突破的關(guān)鍵在于巧妙使用添加劑，以抵消鈣鈦礦晶體結構內阻礙電子運動(dòng)并加速降解的缺陷，研究團隊對不同尺寸、重量和配置的添加劑進(jìn)行了深入評估，以探究它們對鈣鈦礦太陽(yáng)能電池耐用性的影響。結果顯示，質(zhì)量較大的分子在預防缺陷形成方面表現更佳，且分子越寬，效果越顯著(zhù)。研究團隊表示，這一創(chuàng )新有望大幅降低太陽(yáng)能電池板的成本。

印制電池：規模生產(chǎn)能效高

今年3月，英國劍橋大學(xué)、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與工業(yè)研究組織(CSIRO)等機構科學(xué)家組成的國際團隊經(jīng)多年研究，創(chuàng )下卷對卷印制鈣鈦礦太陽(yáng)能電池光電轉化效率新紀錄，相關(guān)論文發(fā)表于《自然·通訊》雜志。

研究負責人之一、CSIRO首席研究科學(xué)家度晶·瓦克博士認為，傳統硅基太陽(yáng)能電池板既堅硬又笨重，印制太陽(yáng)能電池能效高、成本低。但在保持太陽(yáng)能電池光電轉化效率的同時(shí)擴大生產(chǎn)規模，一直是印制太陽(yáng)能電池技術(shù)的“攔路虎”，此前問(wèn)世的印制柔性太陽(yáng)能電池板的光電轉化效率僅1%—2%。他們借助全新卷對卷印制技術(shù)，得到的柔性太陽(yáng)能電池實(shí)現了高達15.5%的創(chuàng )紀錄能源轉化效率。

研究團隊表示，這些電池非常輕便且柔韌，便于攜帶，有望在城市建設、國防、太空和個(gè)人電子產(chǎn)品等領(lǐng)域“大顯身手”。

有機電池：可穿戴設備“好搭檔”

隨著(zhù)可穿戴設備逐漸融入人們日常生活，從智能手環(huán)到健康監測設備，再到未來(lái)可能出現的各種新奇產(chǎn)品，不斷推動(dòng)著(zhù)人們生活方式的變革。但如火如荼的繁華背后，電源問(wèn)題一直是制約可穿戴設備發(fā)展的關(guān)鍵因素之一，一種有機太陽(yáng)能電池似乎提供了新的解決方案。

今年年初，韓國科學(xué)技術(shù)院科學(xué)家在《焦耳》雜志刊發(fā)論文稱(chēng)，他們研發(fā)出一種新型有機聚合物材料，具有很高的光伏特性，能像橡膠一樣拉伸。在這種聚合物的基礎上，他們研制出一款可拉伸的有機太陽(yáng)能電池。新電池的最大特點(diǎn)是，即使拉伸超過(guò)其原始狀態(tài)40%，光電轉換效率依然能夠保持19%，使其成為服裝或可穿戴設備的“好搭檔”。

研究團隊表示，該電池還具有出色的耐用性和穩定性，能長(cháng)時(shí)間為可穿戴設備提供穩定可靠的電力支持。由于電池采用了有機材料，在生產(chǎn)和使用過(guò)程中產(chǎn)生的環(huán)境污染較小，具有環(huán)保優(yōu)勢。

串聯(lián)電池：光電轉化率提升

目前的太陽(yáng)能電池板大部分是單層，且大部分光電轉化效率已經(jīng)超過(guò)20%。中國科技大學(xué)陳濤教授等人今年3月在《能源材料與器件》雜志刊發(fā)論文指出，他們的一項新研究表明，串聯(lián)(雙層)太陽(yáng)能電池也能具有很好的光電轉化效率。

他們研制出的電池頂層由鈣鈦礦制成，底層由硒化銻制成，整個(gè)電池實(shí)現了20.58%的光電轉換效率。硒化銻是一種極好的無(wú)機吸光材料，毒性相對較低。

陳濤表示，硒化銻的高穩定性為制備串聯(lián)太陽(yáng)能電池提供了極大便利，它與多種不同類(lèi)型的頂部電池材料配對，都可能獲得良好效果。

美國可再生能源實(shí)驗室指出，2009年，串聯(lián)太陽(yáng)能電池的光電轉化效率僅3%，目前已20%以上。有不少科學(xué)家正在開(kāi)發(fā)疊層太陽(yáng)能電池，測試其他底層材料，以提升其效率。

電池板：最大限度吸收陽(yáng)光

當其他科學(xué)家致力于尋找提高太陽(yáng)能電池光電轉化效率的新方法時(shí)，英國劍橋卡文迪什實(shí)驗室和阿姆斯特丹AMOLF公司的科學(xué)家另辟蹊徑。

今年3月份，他們在《焦耳》雜志刊發(fā)論文稱(chēng)，可以通過(guò)讓太陽(yáng)能電池板更適應周?chē)h(huán)境，來(lái)提高其光電轉化效率。具體途徑包括讓太陽(yáng)能電池板彎曲、折疊或半透明，以便更好地融入周?chē)h(huán)境。此外，研究人員還建議對太陽(yáng)能捕獲裝置進(jìn)行圖案化處理，以最大限度地吸收陽(yáng)光。

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