下一代电池超越了当今电池的极限，并将加速推出更便宜、更高效的太阳能

经过世界各地多个研究小组的创新，太阳能电池已经突破了 30% 能源效率的关键里程碑。一位专家表示，这一壮举使今年成为“革命”的一年，并可能加速太阳能的推广。

今天的太阳能电池板使用硅基电池，但正在迅速接近其将阳光转化为电能的最大转换率 29%。与此同时，科学家表示，为了应对气候危机，太阳能的安装率需要增加十倍。

突破在于在硅层顶部添加了一层钙钛矿（另一种半导体）。它捕获可见光谱中的蓝光，而硅捕获红光，从而增加了捕获的总光量。由于每个电池吸收的能量更多，太阳能发电的成本甚至更便宜，并且部署可以更快地进行，以帮助控制全球变暖。

钙钛矿-硅“串联”电池的研究已经进行了大约十年，但最近的技术改进现已使其突破了 30% 的里程碑。专家表示，如果串联电池的生产规模扩大顺利进行，它们可能会在五年内投入商业使用，大约在同一时间纯硅电池达到最高效率。

周四，两个研究小组在《科学》杂志上发表了其效率突破的详细信息，据了解，至少还有另外两个研究小组的效率突破了 30% 以上。

“今年是革命性的一年，”沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的斯特凡·德沃尔夫教授说。“令人兴奋的是，多个团体的事情正在迅速进展。”

目前纯硅太阳能电池的效率记录在商业电池中为 24.5%，在实验室中为 27%。后者很可能接近细胞实际上可以达到的理论最大值 29%。

但由德国亥姆霍兹柏林材料与能源中心的 Steve Albrecht 教授领导的一个研究小组现已发布了有关如何将硅钙钛矿电池的效率提高到 32.5% 的信息。瑞士洛桑联邦理工学院的 Xin Yu Chin 博士领导的另一个小组展示了31.25% 的效率，并表示串联电池具有“高效率和低制造成本的潜力”。

“这两个小组所展示的确实具有里程碑意义，”德沃尔夫说。他自己的团队在 6 月份利用串联电池实现了 33.7% 的效率，但尚未在期刊上发表结果。所有效率测量均经过独立验证。

“突破 30% 的门槛让我们对将高性能、低成本光伏产品推向市场充满信心，”De Wolf 说道。到 2022 年，全球太阳能发电容量将达到 1.2 太瓦 (TW)。“然而，为了避免与全球变暖相关的灾难性情景，到 2050 年总容量需要增加到约 75 太瓦，”他说。

太阳能行业也是高效率竞赛的一部分。全球最大的太阳能电池生产商中国隆基公司6月份宣布，他们的研究成果已达到33.5%。“降低电价仍然是推动光伏产业发展的永恒主题。”隆基股份总裁李振国表示。

“这个行业的发展速度非常非常快，”德沃尔夫说。“我确信中国有多家公司正在致力于此。” 他表示，欧洲和美国需要增加研发资金，以跟上太阳能发电的加速发展并为其做出贡献。

迄今为止，所有效率超过30%的高效串联电池都很小，尺寸为1cm×1cm。它们现在需要扩大到商业电池的尺寸，即 15 平方厘米或更大。

英国公司 Oxford PV 在 5 月份宣布商业规模电池的效率达到创纪录的 28.6%，扩大规模已经开始。Oxford PV 首席技术官 Chris Case 表示：“太阳能已经是最便宜、最清洁的能源形式之一，我们的技术将使其变得更加经济实惠。”

牛津光伏电池采用的生产线与已经生产商业尺寸串联电池的生产线相同，产量增加效率为 27%。德沃尔夫说，串联电池可能比纯硅电池更昂贵，但电池只占生产和安装太阳能电池板成本的一小部分。

有待解决的一个问题是串联电池在现实条件下随着时间的推移降解的速度有多快。如今的太阳能电池在 25 年后仍具有 80-90% 的容量，De Wolf 表示串联电池必须与此相匹配，但迄今为止有关其稳定性的数据有限。

德国和瑞士集团的串联电池提高效率的关键是解决钙钛矿层表面的微小缺陷。这些允许太阳光子释放的一些电子流回钙钛矿，而不是对电池的电流做出贡献，从而降低其效率。

解决方案是在钙钛矿和电流流过的导电层之间放置一层有机分子，从而补偿缺陷。

德沃尔夫说，值得注意的是，所有小组都使用不同的方法来解决这个问题，为寻找最佳商业设计提供了更多选择。“还有很大的进步空间，”他说。“我认为实际限制远远超过 35%。”

英国能源研究中心主任罗布·格罗斯教授表示：“太阳能已经是一种低成本的发电方式，并且在全球拥有广泛的资源基础。已经实现的成本降低是太阳能现在在脱碳能源系统中发挥如此重要作用的主要原因。效率的提高有可能增加太阳能的输出，因此将有助于加强这种效果。”

还有其他技术，例如多结电池，其效率高达 47%，但这些技术的生产成本非常昂贵，并且仅适用于特定用途，例如在太空卫星上或当阳光高度集中在细胞。

随着每天都有极端高温的报道，否认的时间已经结束了。北半球的热浪是气候破坏加剧的更令人震惊的证据。提醒人们，由于更加致命和更加频繁的热浪、洪水、野火和干旱，世界各地的人们正在失去生计和生命。

我们想解释一下为什么资金充足的独立报告将帮助我们解决这个问题的三个原因。

1.高质量的气候新闻提醒我们这个问题不会消失，必须立即解决

2.扩大最新科学、数据和研究成果的独立新闻给政策制定者带来采取行动的压力

3.我们的工作提出了鼓励创新和投资我们迫切需要的新技术的解决方案

无论是少量还是大量，都可以在未来几年为卫报的新闻事业提供动力。如果可以的话，请每月只需 2 美元来支持我们。设置时间不到一分钟，您可以放心，您每个月都会在支持开放、独立的新闻业方面产生巨大影响。谢谢。

原标题：“革命性”太阳能电池创新突破关键能源门槛