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康奈尔工程师称,要实现太阳能的繁荣,我们必须告别硅

2020年8月18日通过路加福音詹姆斯

当谈到太阳能电池的未来时,一些工程师认为我们应该告别硅,用钙钛氧化物(也被称为钙钛矿)取代它。

我们应该脱离硅,而是为了佩洛夫斯基特来回回答我们的太阳能祈祷,在康奈尔大学索赔研究工程师。

在他们最新的研究中,研究人员发现由全钙钛矿结构组成的太阳能电池板中的光伏晶片比目前由最尖端的晶体硅制成的光伏电池性能更好。事实上,人们发现全钙钛矿结构甚至优于钙钛矿硅串联电池,后者堆叠的方式使它们能够更好地吸收光线。

钙钛矿的兴起

因为研究人员发现佩罗夫斯基特可以用作2000年代中期的太阳能材料到2020年,单结结构的效率水平从2006年的2%提高到25.2%(硅基串联电池的效率水平达到29.1%)。

Perovskite太阳能电池

钙钛矿太阳能电池据说在太阳能电池板中使用时更节能。图片由丹尼斯·施罗德提供康奈尔大学

特别是最近几年,钙钛矿作为一种神奇的材料已经开始获得认可。今天,世界上的研究团队,比如最近在加州大学伯克利分校在美国,钙钛矿有了突破性的发现,可以帮助我们实现所谓的太阳繁荣。

甚至政府支持的研究机构和机构也参与进来;美国建立了美国先进钙钛矿制造联盟(US-MAP),欧盟建立了欧洲钙钛矿倡议。

太阳能的可持续未来?

除了提供比硅的太阳能电池板更快的投资回报,All-Perovskite细胞在制造过程中可能会消耗更少的能量康奈尔大学的这项研究发表在《科学进展》(Science Advances)杂志上。分析了以硅和钙钛矿为材料的现代串联太阳能电池的能源生命周期和环境影响。

根据康奈尔球队的研究,硅光伏需要昂贵的初始能源支出,平均需要大约18个月以查看回报。相比之下,具有All-Perovskite串联配置的太阳能电池晶片在四个月内提供了初始投资的能量回报 - 减少了4.5倍。

审查三种类型的太阳能电池的能量消耗和环境影响

综述了三种太阳能电池的能源消耗和环境影响:SHJ,钙钛矿-硅串联和钙钛矿-钙钛矿串联。图片由科学推进

然而,太阳能电池板不能永远使用。随着时间的推移,它们的效率会降低,必须被替换。就像在制造阶段一样,硅板的分解和回收是非常耗能的,而钙钛矿电池则更容易回收。

为了说明他们的观点,康奈尔大学的工程师们使用了汽车的类比。使用硅太阳能电池类似于在使用寿命结束时更换整个汽车,而更换钙钛矿太阳能电池就像安装一个新电池。

“钙钛矿电池很有前景,有很大的潜力变得更便宜、更节能、可扩展和更持久,”康奈尔大学能源系统工程教授Fengqi You说。“太阳能的未来需要是可持续的。”