美国这项技术，真有这么强的性能吗？如果是真的，会不会彻底赶超我国的光伏发电？

　　太阳能发电，电池板的作用很关键，它直接关系到光能吸收的效率如何，进而决定着发电量的效率。而太阳能电池板效率如何，又跟制造它的材料有直接关系。

　　什么样的材料制造电池板，能尽量提高光能吸收率，而且还能延长使用寿命呢？这正是科研人员一直在研究的。

　　4月份，美国理海大学的科研人员发表了最新的研究成果。科研人员开发出了一种新型的材料，能够让电池板的利用效率大幅提升。

　　根据公开的研究成果显示，使用新材料制作太阳能电池板，在表层可以有效提升80%的光伏吸收率。

　　按照传统观念来说，太阳能电池的外量子效率最多能达到100%，这代表着电池板在吸收太阳光的时候，一个光子产生并收集一个电子。

　　而美国的研究突破了这个界限，可以从一个光子里产生并收集多个电子。简单理解就是，同等的条件下，太阳能电池板的吸收效率会更高，发出来的电也就更多。

　　但需要指出的是，这还仅仅是理论而不是实践。研究中的材料是新开发的，也就是说它们是复合材料。

　　新材料如何能在未来由研究转向实践，如何进一步走向量产和应用，还有很多问题需要处理。而这项最新的研究，只是为转化效率的提升，提供了新思路和新的开发路径。

　　其实，近年来不光国外在研究，国内在太阳能领域的研究也在向纵深发展，而且还不断有新成果出现。

　　太阳能发电，一边吸收阳光一边把光能转化成电能，如何更多吸收光能，如何将吸收的光能更多转化成电能，这便是光电转化效率的难题。

　　简单来说就是，依照现在的光电转化效率，即使整个地球的陆地上都铺满太阳能电池板，每年的发电量可能都达不到理想的要求。

　　未来，人类想彻底摒弃传统的煤炭发电，而太阳能发电的效率转化，就要尽可能做到，如何用更少的太阳能电池板，而发出更多的电来。毕竟只有这样，在未来大规模使用清洁能源后，人类的供电才能有保障。

　　目前各国面临的局面是，太阳能电池板的效率没有新的突破，所使用的晶硅材料，它的潜能也已经发挥到了极致。在这个领域，未来估计没有提升的可能了。

　　正因为如此，各国的科研人员才会另辟蹊径。我国南京大学的研究人员利用新的技术，实现了光电转化效率的提升。

　　这项研究在2022年取得了突破，光电转化效率为21.7%，这一效率还打破了目前世界上同领域的最高纪录。

　　传统的太阳能电池，目前遇到了两个瓶颈。一个是光电转化效率不能再提升了。另一个便是制造成本高，耗能又特别大。

　　在制作过程中，需要把石英砂提炼成工业硅，最终要制成单晶硅，而这一过程至少需要1000℃的高温。

　　也就是说，单单在制造的过程中，又得额外耗费更大的能量来满足高温需求。大规模发展太阳能，本来就是要降低耗能的，而制造过程又会增加耗能，完全是得不偿失。

　　正是在这个背景下，现在的科研人员，都在研究钙钛矿太阳能电池。相比传统的单晶硅太阳能电池，新材料在制作过程中耗能小，最终的成本也很低。

　　在之前的研究中，国内的科研人员利用全钙钛矿电池，使光电转化效率达到了26.4%。

　　效率确实很高，然而仅仅是研究，此前用于实验的电池，其大小只有1平方厘米。如何制造出更大的电池，尤其是下一步如何量产才更关键。

　　扩大和量产钙钛矿电池，首先要解决大面积的均匀制造。简单来说就是，让一块电池的面积扩大，在制造过程中还有难点没有跨越。

　　在需要用到的材料中含有溴化物组分。这种物质溶解度不高，而且溶剂能选择的空间小，要调控结晶就比较难。

　　科研人员为了解决这个问题，后来提出了叠层方案。在制造的过程中，科研人员运用到了涂布印刷和真空沉积等技术，新的技术取代了原先了旋涂成膜技术。

　　新技术是有效果的，利用新的制造方法，果然将电池的面积，从原来的1平方厘米扩大到了20平方厘米。

　　此前实验中的光电转化效率，达到20%甚至30%以上，这些都是研究中不断出现的情况。

　　如果未来能批量生产出双层结构的新材料太阳能电池，它的转化效率甚至能达到45%。

　　不过截止到2022年，当时研发出来的钙钛矿叠层太阳能电池，最大的转化效率也就只有21.7%，这一水平事实上已经是该领域的最高效率了。

　　此外在科研人员看来，将面积扩大到20平方厘米的技术虽然突破了，但如何能让面积扩大到1平方米，未来如何量产这些面积更大的产品，在接下来的研究中，还需要持续攻克难题。

　　到了2023年，新的记录被沙特的科研人员打破，他们在同一领域的研究，光电转化效率突破了33.7%。也就在沙特打破新纪录的前几天，国内的记录也达到了33.5%。

　　所以在钙钛矿电池领域的研究，已经处在了你追我赶的竞争阶段。到2023年11月，新的记录又被我国突破。

　　新研制的钙钛矿叠层太阳能电池，光电转化效率又提高到了33.9%。此前，南开大学的研究人员也说过，理论上这个数值可以达到45%。也就是说，未来在该领域，光电转化效率还有至少10%的上升空间。

　　而对整个太阳能发电行业来说，新技术下一步如果大规模应用起来，哪怕光电转化效率只提升0.01%，一年内就能多发电1.4亿度。

　　听起来相当有诱惑力，但是从研究到实际应用，中间要跨过的障碍同样还有很多。

　　比如最突出的一点就是，科研人员在研究全新的材料，即钙钛矿叠层电池。而太阳能电池企业，他们考虑的是现有的晶硅和钙钛矿融和式发展。

　　去年11月我国光电转化效率新突破的数值，使用的就是晶硅-钙钛矿叠层电池，而不是单一的钙钛矿叠层电池。

　　从太阳能电池的整体发展来看，从单一材料发展到融和式材料，从单层模式发展到叠层模式，将是未来的新趋势。

　　科研人员考虑的是技术一步到位，就是彻底的材料升级，使用新的钙钛矿叠层电池，而企业还要考虑到批量生产和成本问题。

　　正因为如此，在后来的发展中，就变成了晶硅-钙钛矿叠层电池的研发。研究人员将其称为叠层，不过在太阳能电池业内，更多的将其称为“多结电池”。

　　像国内的太阳能电池企业隆基绿能，2020年就投入17.8亿元，开启了新电池的研究和应用。

　　目前业内给出的预期结果是，到2027年左右，新型的太阳能电池，将能实现大规模量产。

　　可现在的问题依旧存在，那就是成本还有技术。因为是新技术，成本一时不会降下来，而且量产后能否保证设备的稳定，同样还需要时间去验证。

　　正因为如此，虽然实验中的光电转化效率一直在取得突破，但企业实际上都还在观望。过去两年时间，这一技术的发展，普遍低于业内预期。

　　综合来看，由于传统的太阳能电池，其光电转化效率已经达到极限，未来的发展肯定会走下坡路。

　　新的技术虽然取得了突破，但企业考虑到成本和不确定因素，目前并没有大规模量产。

　　虽说此前有2027年量产的说法，不过从现在到2027年前后，或许还存在别的变数。

　　但不管怎么变，未来发展新能源的大趋势不会变。技术上是否会有新的突破，就看接下来3年的研究如何了。

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