新型太阳能电池设计旨在解决困扰面板数十年的问题
要点速览
- •太阳能在全球几乎所有场景中仍是安装成本最低的新型能源。
- •自特朗普关税生效以来，美国太阳能新增装机成本上升了18%，但太阳能仍是扩张装机容量最具成本效益的选择。
- •香港理工大学研究人员开发出一种钙钛矿-有机叠层太阳能电池，即使部分遮阴也能以97%的效率运行，且不会损坏电池。
- •麦肯锡表示，太阳能开发商面临竞争加剧、部分地区土地有限和电网拥堵带来的更严峻环境，而资本支出约占太阳能平准化能源成本的40%至70%。
- •国际能源署称，要与其NZE情景保持一致，年度太阳能新增装机容量到2030年必须翻一番，这需要更多聚焦效率和其他基础性改进的研究。
太阳能在全球几乎所有场景中，仍然是安装成本最低的新型能源。在美国，自特朗普关税生效以来，太阳能新增装机成本上升了18%，但太阳能仍是扩张发电能力最具成本效益的选择。因此，它依然是全球增长最快的能源形式。不过，随着行业迅速扩张，在竞争日益激烈的市场中，盈利能力正受到挤压。
开发更先进的太阳能面板设计，可能有助于缓解这些盈利压力，同时改善能源安全与可持续性。下一代太阳能技术有望缩短制造和交付周期，从而降低成本并提高利润率。与此同时，这些新一代面板也可能提升太阳能系统的性能、效率和耐用性。对生产商和消费者而言，这种组合具有双重利好：既能提高系统输出，也能帮助企业获得足够利润以维持投资者兴趣。
针对先进太阳能技术的研究通常沿着两条路径展开：一是改变太阳能面板的形态，二是通过改进材料来提升性能。一些初创公司正在寻找比标准硅电池吸收更多阳光的材料，另一些则在重新设想面板的形状和机械结构，使其在一天之中以及不同季节里，随着太阳在天空中的位置变化而捕获更多阳光。
在下一代太阳能领域最有前景的材料之一是钙钛矿，它可用于提升太阳能面板的效率和耐用性。就在本月，香港理工大学（PolyU）团队公布了一种新的钙钛矿-有机叠层太阳能电池，即使部分被遮阴，也能以97%的效率运行，而且不会损坏太阳能电池。这一点令人瞩目，因为太阳能面板在遮阴时通常会承受反向偏压应力，可能永久损坏传统太阳能电池。
香港理工大学电机及电子工程学系能源转换技术讲座教授李刚表示：“我们在具有挑战性的反向偏压条件下，提升了OSCs和POTSCs的稳定性。我们的研究为理解有机和钙钛矿太阳能技术的器件运行机制和耐久性作出了突破性贡献。”
这一突破出现在全球太阳能行业的关键节点。麦肯锡近期一份报告称，随着利润表现受到更严格审视，整个太阳能行业正承受提高利润率的压力。报告指出：“近年来，由于竞争加剧、部分地区土地供应有限以及电网拥堵，太阳能开发商面临了更具挑战性的环境。”麦肯锡还表示：“由于资本支出（capex）约占太阳能平准化能源成本（LCOE）的40%至70%，提高资本效率可能是保持太阳能价格可负担且具竞争力的重要因素。”
保持太阳能的盈利能力，对于实现全球脱碳目标以及建立能源安全都极为重要——这一问题正日益突出，因为人工智能热潮给全球电网带来前所未有的压力，而美国和以色列在伊朗的战争也持续扰乱全球石油市场和供应链。因此，确保太阳能面板保持可负担、高效率且具盈利能力，对于实现可持续且安全的能源未来至关重要。
国际能源署表示：“要使发电增长率与NZE情景保持一致，到2030年，年度[太阳能]装机新增容量需要翻一番。”该机构称，要实现如此规模的扩张，将需要大量聚焦于效率和其他基础性改进的研发工作。
By Haley Zaremba for Oilprice.com
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