今天,世界面临的不仅仅是气候危机。然而即使是现在,面对全球,科学家们正在研究可再生解决方案。
就在本月,太阳能电池板效率已打破不少于三项记录。第一个和第二个是由美国国家可再生能源实验室(NREL)的科学家实现的。
他们独特的“六结”太阳能电池具有前所未有的能量转换能力,能够以 47.1% 的效率将强光转化为电能,这是世界上集中光照条件下效率最高的电池。这一纪录比几年前创下的前一个竞争者高出百分之一。
“该设备确实展示了多结太阳能电池的非凡潜力,”说约翰·盖兹 (John Geisz) 在 NREL 工作。
这一成就得益于将阳光集中到 143 倍的强度。但即使在单个太阳的照射下,太阳能电池也比其他任何电池都要好。
事实上,这是第二个被打破的记录。该团队在不聚集光线的情况下测试了另一种版本的六结电池,并取得了前所未有的 39.2% 的效率。
从本质上讲,这意味着更多的太阳能现在可以转化为电能。
电池的六个连接点中的每一个都专门用于捕获太阳光谱上某个位置的特定范围的光。该设备包含 140 层吸光材料,但厚度却比头发丝薄三倍。
“降低成本的一种方法是减少所需面积,”解释NREL 的材料科学家 Ryan France 表示:“你可以通过使用镜子捕捉光线并将光线聚焦到一个点来做到这一点。”
通过这种方式磨光,您不仅花费百分之一甚至千分之一的材料成本,电池本身也变得更加高效。
虽然由于定律,不可能达到 100% 的效率,达到一半就已经相当成功了,弗朗斯表示“实际上是非常可以实现的”。
随着我们越来越接近这一目标,所有类型的太阳能电池都不断打破这样的记录。
例如,本月打破的第三项记录是由串联电池打破的。这是一种只有几微米厚的设备,结合了两种不同的半导体,一种用于光谱的可见部分,另一种用于红外光。
德国柏林亥姆霍兹研究中心的工程师创建了一种新型串联电池由堆叠硅和钙钛矿制成,经认证效率为 24.16%。
“这种组合也非常轻且抗辐射稳定,并且可能适合太空卫星技术的应用。”说柏林亥姆霍兹中心的史蒂夫·阿尔布雷希特 (Steve Albrecht)。
国家可再生能源实验室 (NREL) 已绘制自 1976 年以来各类太阳能电池效率水平的上升曲线,以及诸如串联电池中使用的化合物之类的化合物是在过去几年才被纳入的。然而,从那时起,这种吸光材料的效率比任何其他材料都提高了。
这个串联电池被另一个串联电池取代只是时间问题,至少这一次,这是我们真正想要打破的全球能源记录。