新型太陽能電池設計旨在解決長期困擾太陽能板的問題
重點速覽
- •太陽能在全球幾乎所有情境下，仍是安裝成本最低的新型能源。
- •在特朗普關稅生效後，美國太陽能新增成本上升 18%，但太陽能仍是擴充容量最具成本效益的選項。
- •香港理工大學研究人員開發出一種鈣鈦礦-有機串聯太陽能電池，即使部分遮陰也可維持 97% 效率，且不會損壞電池。
- •麥肯錫指出，太陽能開發商面臨更激烈競爭、部分地區土地有限與電網擁塞等更嚴峻環境，而資本支出約占太陽能平準化能源成本的 40% 至 70%。
- •國際能源署表示，為符合 NZE 情境，年度太陽能新增容量至 2030 年前必須翻倍，這需要更多聚焦效率與其他根本性改進的研究。
太陽能在全球幾乎所有情境下，仍是安裝成本最低的新型能源。在美國，自特朗普關稅生效以來，太陽能新增成本已上升 18%，但太陽能仍是擴充能源容量最具成本效益的選項。因此，它依然是全球成長最快的能源形式。不過，隨著這個產業快速擴張，在競爭日益激烈的市場中，獲利能力也受到壓力。
開發更先進的太陽能板設計，或許能同時緩解獲利壓力，並改善能源安全與永續性。下一代太陽能技術有望縮短製造與交付時程，進而降低成本並改善利潤率。同時，這些新一代電池板也可能提升太陽能系統的性能、效率與耐久性。這樣的組合可望同時惠及生產商與消費者：一方面提高系統輸出，另一方面也讓企業獲得足以維持投資人興趣的利潤。
對先進太陽能技術的研究，通常沿著兩條路徑進行：改變太陽能板的形狀，或改變材料以提升性能。有些新創公司正在尋找比標準矽電池板更能吸收陽光的材料，另一些則重新構想電池板的形狀與運作機制，使其能隨著太陽在一天與四季中的位置變化，捕捉更多陽光。
在下一代太陽能領域中，最有前景的材料之一是鈣鈦礦，可用來提升太陽能板的效率與耐久性。就在本月初，香港理工大學（PolyU）團隊公布研製出一種新的鈣鈦礦-有機串聯太陽能電池，即使部分受遮陰，仍可在 97% 效率下運作，且不會損壞太陽能電池。這相當引人注目，因為一般而言，太陽能板在受遮陰時可能出現反向偏壓應力，這會永久損壞傳統太陽能電池，使遮陰容忍度成為實際部署中的重要問題，而不只是實驗室指標。
香港理工大學電機及電子工程學系能源轉換技術講座教授李剛表示：「我們在嚴苛反向偏壓條件下，對 OSCs 和 POTSCs 的穩定性取得了重要進展。我們的研究在有機與鈣鈦礦太陽能技術的器件運作與耐久性理解方面，作出了突破性貢獻。」
這項突破出現在全球太陽能產業的關鍵時刻。麥肯錫近期一份報告指出，隨著財務表現受到更嚴格檢視，整個太陽能產業正面臨提高利潤率的壓力。報告發現：「近年來，太陽能開發商因競爭加劇、部分地區可用土地有限，以及電網擁塞，而面臨更具挑戰性的環境。」「由於資本支出（capex）約占太陽能平準化能源成本（LCOE）的 40% 至 70%，提升資本效率可能是維持太陽能可負擔性與競爭力的重要因素。」麥肯錫進一步表示。
維持太陽能的獲利能力，對實現全球去碳化目標以及建立能源安全都極為重要——尤其是在人工智慧熱潮使全球電網承受前所未有壓力，以及美國與以色列在伊朗的戰事持續讓全球石油市場與供應鏈動盪之際。確保太陽能板保持可負擔、高效率且具獲利能力，因此對可持續且安全的能源未來至關重要。
國際能源署報告指出：「要維持與 NZE 情境一致的發電成長率，至 2030 年前年度［太陽能］容量新增量必須翻倍。」該報告表示，如此大規模的擴張將需要大量研發，並「聚焦於效率及其他根本性改進」。
By Haley Zaremba for Oilprice.com
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