國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的實(shí)驗(yàn)室中的鈣鈦礦太陽能電池
由于硅太陽能電池板的成本下降以及全球推動(dòng)清潔能源應(yīng)對(duì)氣候變化，近年來太陽能的未來看起來越來越光明。根據(jù)國際能源機(jī)構(gòu)的數(shù)據(jù)，在電源最樂觀的情況下，2016年至2040年間，太陽能發(fā)電量將增長(zhǎng)16倍。
但是現(xiàn)在對(duì)美國政府實(shí)驗(yàn)室和全球其他設(shè)施正在進(jìn)行的一類被稱為鈣鈦礦的材料的新研究有望迅速加速，即使是對(duì)太陽能部署最樂觀的預(yù)測(cè)。如果他們從實(shí)驗(yàn)室到商業(yè)用途，鈣鈦礦可能會(huì)大大改變可再生能源的市場(chǎng)，為面板提供潛在的能量來捕獲幾乎任何面向太陽的表面。
“鈣鈦礦的未來令人嘆為觀止，”對(duì)外關(guān)系委員會(huì)成員兼“馴服太陽”一書的作者瓦倫·西瓦拉姆說，“太陽能的未來”一書是關(guān)于太陽能的未來的?！皩?duì)于太陽能來說，確實(shí)需要一個(gè)清潔的能源轉(zhuǎn)換，我們將需要技術(shù)創(chuàng)新，鈣鈦礦在我看來是領(lǐng)先的?！?/p>
您不需要物理學(xué)或工程學(xué)位就可以了解鈣鈦礦可能作為傳統(tǒng)太陽能電池優(yōu)越替代品的主要原因。首先，鈣鈦礦太陽能電池靈活且易于生產(chǎn)。它們可以用油墨溶液噴涂或噴涂在表面上，或像報(bào)紙一樣從打印機(jī)中滾出。這種靈活性意味著它們幾乎可以連接到任何地方。
在訪問科羅拉多州格爾登國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室期間，研究人員Joseph Berry和David Moore興奮地指出正在進(jìn)行的各種研究項(xiàng)目，目的是將鈣鈦礦從實(shí)驗(yàn)室現(xiàn)象轉(zhuǎn)化為商業(yè)現(xiàn)實(shí)。摩爾用一個(gè)在當(dāng)?shù)毓に嚻飞痰曩徺I的刷子刷上一層帶有可見的鈣鈦礦太陽能電池的小表面，顯示他可以輕松地涂抹細(xì)胞。貝瑞指出，一個(gè)實(shí)驗(yàn)中鈣鈦礦電池在明亮的光線下進(jìn)行測(cè)試以測(cè)試它們的耐久性。摩爾對(duì)太陽能電池提供照明，這種太陽能電池會(huì)因光線而變暗，模仿對(duì)太陽光的潛在保護(hù)。
“材料具有使其擅長(zhǎng)的正確屬性，”貝瑞說。
研究人員也認(rèn)為它們是捕獲太陽能的更有效材料。硅太陽能電池板是目前在屋頂和公用事業(yè)規(guī)模的發(fā)電廠中使用的主要類型，它們的效率往往達(dá)到20％左右，這意味著它們捕獲了五分之一的能量通過并轉(zhuǎn)化為電力。去年夏天，鈣鈦礦太陽能電池的效率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的22.7％，研究人員表示，隨著研究的繼續(xù)，該數(shù)字可能會(huì)繼續(xù)上升。鈣鈦礦的理論最大效率最高可達(dá)40％。而且由于鈣鈦礦太薄，它們可以應(yīng)用于已經(jīng)建成的硅模塊，從而提高電力生產(chǎn)。
NREL科學(xué)家大衛(wèi)摩爾持有一個(gè)裝有鈣鈦礦油墨配方的容器，該配方可以涂在表面上以制造太陽能電池
過去，各種太陽能技術(shù)提供了靈活性或效率，但研究人員一直在努力將這兩者結(jié)合起來?！癙erovskites粉碎了這種折中，并承諾在每一個(gè)表現(xiàn)特征上都做得更好，”Sivaram說。
仍然存在挑戰(zhàn)。也許最重要的是，硅太陽能電池板已經(jīng)過幾十年的測(cè)試并證明耐用，而鈣鈦礦的使用壽命仍然大部分未知。而且，鑒于氣候變化的緊迫性，世界還沒有30年的時(shí)間來發(fā)現(xiàn)。“四年前，你可以在一天之內(nèi)做到這一點(diǎn)，”貝瑞說。“現(xiàn)在我們已經(jīng)超過了5000個(gè)小時(shí)?！?/p>
與其他聯(lián)邦資助實(shí)驗(yàn)室正在開發(fā)的其他技術(shù)一樣，該技術(shù)也面臨來自政府的挑戰(zhàn)，該政府試圖破壞可再生能源，希望能夠支撐煤炭和其他化石燃料。特朗普政府提出的2018年預(yù)算將削減超過70％的能源部可再生能源辦公室的資金。該辦公室提供了NREL的大部分2.93億美元預(yù)算。
預(yù)算削減被國會(huì)拒絕，實(shí)際上增加了可再生能源辦公室的預(yù)算。甚至連特朗普政府的成員都贊揚(yáng)了NREL和該部門的其他國家能源實(shí)驗(yàn)室。能源部長(zhǎng)里克佩里是一位自稱為實(shí)驗(yàn)室的“拉拉隊(duì)長(zhǎng)”。美國能源部副部長(zhǎng)Mark Menzes在今年早些時(shí)候在美國可再生能源委員會(huì)會(huì)議上露面時(shí)特別稱贊了鈣鈦礦，同時(shí)走鋼絲捍衛(wèi)擬議的預(yù)算削減。
“這是我們實(shí)驗(yàn)室能夠做的非凡的事情，”他在講述有關(guān)NREL鈣鈦礦研究的故事后說道?！拔覀兡軌蜻M(jìn)行早期階段的研究，以便能夠開發(fā)適用的技術(shù)?！?/p>
聯(lián)系客服
