現(xiàn)在的太陽能光伏發(fā)電技術(shù)多數(shù)是硅材料太陽能板電池,，發(fā)電效率只有25%左右,。美國能源部的國家可再生能源實驗室在最新公告中稱,，他們研發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池轉(zhuǎn)換效率獲得突破性提升,，接近66%,。

目前市面上超過90%的太陽能板都是硅材料制成,。硅光伏電池的好處很明顯,，耐用，而且便于安裝,，成本也很便宜,。但是，這種電池的弊端也很明顯,，硅光伏板電池效率很低,，價格最可負擔的模型的效能在如安裝、朝向,、天氣等因素的影響下不等,，差不多只有7%~16%左右。

太陽能電池至今已經(jīng)有六十多年的歷史了,，可是即使是商用的硅光伏電池,，也勉強才達到25%的發(fā)電效率,，最大也超不過30%。

還有一個明顯的問題是,，為了增加硅材料面板的堅固性,，大部分硅光伏太陽能板都是造成波浪形，而不是薄膜的形式,，這也是導(dǎo)致發(fā)電效率低的另一個原因,。

研究人員意識到，要提高電池效能,，采用薄膜的形式是研發(fā)的方向,。基于硅材料的薄膜經(jīng)過幾代的研發(fā),，效率已經(jīng)從開始的13.6%逐步提升到21.6%,，直到2018年,，牛津?qū)嶒炇业募夹g(shù)達到了28%,。

可是這完全無法與這項最新的突破相比。國家可再生能源實驗室在發(fā)布的研究成果公告中說,，這項技術(shù)的關(guān)鍵在于怎樣阻止能量以熱量的形式損失,。

公文說:“當陽光照射在太陽能電池上，材料吸收光子后產(chǎn)生電荷載體--電荷和空穴,。熱載太陽能電池在電荷載體的能量以熱量的形式損耗之前,，迅速地把它變成電能。阻止熱損耗是太陽能電池面臨的一項巨大的挑戰(zhàn),，這種新型電池的轉(zhuǎn)換效率有希望是傳統(tǒng)電池的兩倍,。傳統(tǒng)鈣鈦礦太陽能電池的效率從2009年的3%，提升到2020年的超過25%,。一個設(shè)計合理的熱載設(shè)備可以達到理論上接近66%的轉(zhuǎn)化效率,。”

研究人員現(xiàn)在還不明確這種技術(shù)何時能夠進入市場,，也無法估計它的成本,。但是該實驗室表示，這種技術(shù)已經(jīng)接近實現(xiàn)商務(wù)可行性,，而且在不久的將來,，在固態(tài)照明、動態(tài)感測,、機械驅(qū)動,、高級的輻射探測、量子信息科技和光催化等領(lǐng)域也能發(fā)揮作用,。

延伸閱讀

全球風能與太陽能發(fā)電份額有望增至45%

國際能源機構(gòu)(IEA)的一份報告指出,，到2040年,，全球風能和太陽能發(fā)電的份額將從7%上升至45%，增強電力供應(yīng)的靈活性對保障電力供應(yīng)安全就變得尤為重要,。

IEA認為,，能源領(lǐng)域的脫碳轉(zhuǎn)型，可變量的可再生能源快速增長,，數(shù)字化擴大了網(wǎng)絡(luò)攻擊的機會,，而氣候變化導(dǎo)致了更多的極端天氣事件，這都給電力供應(yīng)安全構(gòu)成嚴峻的挑戰(zhàn),。

近年來,，為了達到減少排放的目標，各國都在不斷增加太陽能光伏,、風能等可再生能源的部署,，使其在未來一段時間內(nèi)能夠增至足以淘汰化石燃料工廠和核設(shè)施的發(fā)電量。

IEA認為,，在其他低碳發(fā)電技術(shù)的支持下,，風能，太陽能光伏和風能將占主導(dǎo)地位的多元化供應(yīng)組合,。這必須包括需求響應(yīng)和存儲,，以及數(shù)字化和電力市場互連?！疤烊粴夂兔禾咳詫⒗^續(xù)發(fā)揮作用,，尤其是在印度等發(fā)展中國家。如果無法達到假設(shè)情景中其他低碳技術(shù)(例如核能和生物質(zhì)能)的發(fā)電水平,，則會導(dǎo)致額外的成本和挑戰(zhàn),。”

但是,，對于風能和太陽能技術(shù)而言,，進一步加速增長至可以彌補其他低碳發(fā)電不足的水平將是極具挑戰(zhàn)性的。此外,，現(xiàn)有的方案提供了純粹的技術(shù)經(jīng)濟觀點,，而沒有考慮與其他風力渦輪機，核設(shè)施,，化石燃料工廠和新的架空輸電線路有關(guān)的社會認可或政治因素,，所有這些因素都可能使實現(xiàn)最佳的低碳排放變得更加復(fù)雜。

研究表明,，清潔能源的過渡將給世界范圍內(nèi)的電力系統(tǒng)帶來重大的結(jié)構(gòu)性變化,，在過去十年中，可再生能源發(fā)電量已經(jīng)激增,。根據(jù)IEA可持續(xù)發(fā)展方案,，到2040年,，可變可再生能源在總發(fā)電量中的年均份額將達到45%。

到2040年,，這將意味著電力將超過石油成為全球最大的能源,，風能和太陽能在全球發(fā)電量中所占的比例將從7%上升到45%，所有可再生能源的總和將超過70%,。

報告稱,，但要“與擴大太陽能和風能同時發(fā)展”就需要資源具有新的、額外的靈活性,，特別是在電力需求強勁增長的新興和發(fā)展中經(jīng)濟體中,。

盡管供需變化更大，但要保持可靠性,，將意味著需要對網(wǎng)絡(luò)和靈活的資源(包括需求側(cè),，分布式和存儲資源)進行更多投資，以確保電力系統(tǒng)足夠靈活和多樣化以應(yīng)對,。

來源：帝都小葫蘆,，環(huán)保網(wǎng)