當(dāng)前最新：第二十四屆高交會(huì)專(zhuān)家肖旭東：十年后，疊層電池或?qū)⒊蔀樘?yáng)能發(fā)電主要技術(shù)

日前，香港中文大學(xué)物理系、武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院教授，中國(guó)科學(xué)院深圳先進(jìn)技術(shù)研究院集成所光伏太陽(yáng)能中心實(shí)驗(yàn)室前主任肖旭東在第二十四屆中國(guó)國(guó)際高新技術(shù)成果交易會(huì)先進(jìn)制造展暨2022新能源制造產(chǎn)業(yè)服務(wù)高峰論壇上發(fā)表了《疊層太陽(yáng)能電池：未來(lái)的光伏發(fā)電技術(shù)》的主旨演講，為新能源產(chǎn)業(yè)帶來(lái)最新技術(shù)講解。

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太陽(yáng)能資源開(kāi)發(fā)利用前景廣闊

隨著化石能源的日益耗盡，新能源的開(kāi)發(fā)越來(lái)越迫切。除了水電、核電、風(fēng)電等技術(shù)不斷取得進(jìn)展，太陽(yáng)能的開(kāi)發(fā)技術(shù)也不斷出現(xiàn)新突破。

對(duì)于人類(lèi)來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)能安全、清潔、還具有取之不盡用之不竭的優(yōu)勢(shì)。肖教授介紹，每年太陽(yáng)照射到地球表面的能量足足有3650Q，可以被地基轉(zhuǎn)換的就有1065Q，而人類(lèi)每年使用的太陽(yáng)能僅需0.5Q，地基轉(zhuǎn)換的太陽(yáng)能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于人類(lèi)的使用能量。

根據(jù)研究測(cè)算，每年到達(dá)地球表面的太陽(yáng)能相當(dāng)于130萬(wàn)億噸標(biāo)煤，使用太陽(yáng)能代替煤炭發(fā)電，將大幅降低二氧化碳排放量，因此國(guó)際上正逐步提升太陽(yáng)能等清潔能源使用率。

肖教授介紹，根據(jù)碳中和計(jì)劃，2030年，國(guó)際上光伏裝機(jī)量將達(dá)到7-10TW，到2050年，太陽(yáng)能與風(fēng)能將成為70%的發(fā)電來(lái)源。

但想將光伏發(fā)電融入到日常生活，并提高其重要性，就需要規(guī)模化制造大面積的高效太陽(yáng)電池。

疊層電池或?qū)⒊蔀樘?yáng)能電池主要技術(shù)

由于太陽(yáng)光譜的能量分布較寬，單一的半導(dǎo)體材料吸收光能的效率較低。為了提高同樣面積的太陽(yáng)能使用效率，科學(xué)界將不同的材料按照一定順序組合排列，這種疊合結(jié)構(gòu)的光伏電池就是疊層太陽(yáng)能電池。

據(jù)肖教授介紹，現(xiàn)階段，太陽(yáng)能電池中最常用的吸光材料有兩種，一種是晶硅，另一種是鈣鈦礦。未來(lái)十年，他更看好鈣鈦礦/晶硅雙結(jié)疊層電池，其優(yōu)勢(shì)有三。

首先，在能量轉(zhuǎn)化效率方面，鈣鈦礦/晶硅疊層電池潛力巨大。研究顯示，晶硅電池的轉(zhuǎn)化效率理論上限是29.3%，而鈣鈦礦/晶硅疊層電池轉(zhuǎn)化效率的理論上可達(dá)到42%。

其次，鈣鈦礦/晶硅疊層電池在經(jīng)濟(jì)上也更為劃算，能夠降低發(fā)電成本。根據(jù)測(cè)算，鈣鈦礦的度電成本有望比火電還低，甚至跟火電拉開(kāi)一毛錢(qián)到一毛五的成本差異。

第三，鈣鈦礦/晶硅疊層，能充分利用晶硅電池的成熟產(chǎn)業(yè)，在晶硅電池上直接制備鈣鈦礦電池。

但鈣鈦礦電池本身的研發(fā)面臨著不小的瓶頸，其壽命短、穩(wěn)定性差、天然不穩(wěn)定的特質(zhì)成為鈣鈦礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)化落地的最大掣肘。

當(dāng)前，全球光伏科學(xué)界正在對(duì)鈣鈦礦的效率衰減和穩(wěn)定性進(jìn)行科技攻關(guān)，新的解決方案不斷涌現(xiàn)，也許很快就會(huì)有解決辦法。作為世界經(jīng)濟(jì)論壇（WEF）認(rèn)定的“改變?nèi)祟?lèi)生活的10大新興技術(shù)”之一，鈣鈦礦電池的前景已經(jīng)愈發(fā)清晰，一幅宏偉的產(chǎn)業(yè)藍(lán)圖正徐徐展開(kāi)。

太陽(yáng)能電動(dòng)汽車(chē)具有可行性

目前，全球新能源汽車(chē)的發(fā)展如火如荼，但換電站并非隨處可見(jiàn)，很多人都有著續(xù)航里程的焦慮。肖教授提到，如果能將柔性太陽(yáng)能電池板安裝到汽車(chē)上，就可以很好的規(guī)避這種焦慮。

肖教授為我們算了一筆賬：假設(shè)每五平方米的柔性太陽(yáng)能電池板，每天光照10小時(shí)，轉(zhuǎn)換效率為20%的話(huà)，每天發(fā)電4度。按照一度電能使汽車(chē)發(fā)動(dòng)6.5公里來(lái)算，汽車(chē)每天僅能行使26公里。

而使用疊層電池，并將受光面積增加到10平方米，以電池板效率提升40%計(jì)算，汽車(chē)每天可以行使104公里。理論上，如果受光面積足夠大，汽車(chē)甚至可以飛起來(lái)。

生產(chǎn)商也大開(kāi)腦洞，為了增加汽車(chē)上太陽(yáng)能板的受光面積進(jìn)行了無(wú)數(shù)設(shè)想。

但太陽(yáng)能轉(zhuǎn)換效率較低，太陽(yáng)能汽車(chē)很難實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)程續(xù)航，高效率電池成本高，這都是太陽(yáng)能汽車(chē)遲遲未能實(shí)現(xiàn)商業(yè)化的最大壁壘。

也許隨著人們對(duì)新能源的認(rèn)知不斷提高、太陽(yáng)能技術(shù)不斷突破、太陽(yáng)能板的功率和效率不斷增加，未來(lái)太陽(yáng)能板+電動(dòng)汽車(chē)的構(gòu)思會(huì)被實(shí)現(xiàn)，甚至成為常態(tài)。

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