目前主宰全球市场的硅太阳能电池有3大本质缺陷。用钙钛矿取代硅制造高效太阳能电池的技术,有希望同时解决硅太阳能电池面临的3大问题,为太阳能发电注入一针强心剂。
硅光伏（PV）电池的最大局限在于,它们是用一种在自然界极少以单质形式存在的材料制造的,而制造过程却需要这种材料的纯净单质。虽然以二氧化硅形态存在的硅并不匮乏（沙滩上就有的是）,但是人们需要消耗大量的能量才能去除与硅结合的氧。
一般情况下,制造商会用1500到2000度的高温将二氧化硅在电弧炉中熔化。而电弧炉运行所需的能量限定了硅PV电池的最低生产成本,也增加了生产过程中的温室气体排放量。
钙钛矿是一大类材料,在这种材料中,主要由碳和氢组成的有机分子与某种金属（如铅）和某种卤素（如氯）结合成一种三维晶格的形态。这种材料的成本更为低廉,而生产过程的碳排放量更少。
生产商可以将几批不同的溶液混合,然后以薄膜的形式把钙钛矿沉积在任何形状的表面上。这个过程并不需要电弧炉,而产生的薄膜重量十分轻。
这些特点能够弥补硅太阳能电池的第二大缺陷,即材质坚硬缺乏柔性,而且重量大。硅 PV电池在形状平坦,且被封装进又大又重的电池板时效果最好。但是这些笨重的太阳能板让光伏电池的大规模安装造价昂贵。这就是为什么它们通常被安装在屋顶以及巨大的太阳能发电厂中。
普通太阳能电池的第三大缺陷是较低的能量转换效率,这个值停留在25%上已经有15年了。当钙钛矿首次面世时,它的效率也不高。比如在2009年,用铅、碘和甲基铵制造的钙钛矿电池只能将4%的太阳能转化为电能。
但是钙钛矿电池的改良速度不容小觑,而其中部分原因在于这类材料可以有数千种不同的化学成分。
到2016年,钙钛矿太阳能电池的效率超过了20%,在短短7年内就增长到了原来的5倍,而在过去的2年内实现了令人瞩目的翻倍。
现在,在商业上它们已然可以和硅PV电池一较高下。硅PV电池的技术已经成熟了,而钙钛矿电池还远未达到它的转换效率极限,依然在不断快速跃进。
研究人员还需要时间来回答关于钙钛矿的一些重要问题,比如经过多年风吹日晒,它们是否依然耐用；如何进行工业化生产,从而使得钙钛矿电池产量大到能够在国际市场上和硅晶圆竞争。
但是,即使这种新电池最初供应量相对较小,它们也能为那些没有和任何电网连接的偏远地区带来太阳能。
和新兴电池技术搭配后,钙钛矿太阳能电池将如虎添翼,它将能改变12亿缺乏稳定供电的人口的生活。
关于这一点,说实话,我不信任简体中文媒体,并不是说钙钛矿电池是不是新希望,而是简体中文媒体上的科技消息可信程度低。
一是简体中文媒体欠缺真正的、具有很强科学素养的科技类作者,特别是科技记者和资深、客观、具有可信的科技评价能力的科技类作者。
科技消息一般都是媒体的科学记者发布和评价,而简体中文媒体的科学类记者,多数文科出身,是因为会码字、而不是科技见识而成为科学记者,加之国内从高中开始文理分科,导致文科生普遍科学素养低下,更别说对科技发展的深刻洞见,而具有对科技发展的可信评价能力。
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近期新能源概念炒作,基本都是股市操纵者为割韭菜造势,而钙钛矿太阳能电池是不是新的一轮割韭菜造势,不妨冷眼观察。实在要了解真伪,在其它语言媒体,比如英文媒体会得到更可信的答案。
