新技术彻底改变了太阳能

随着世界各国政府推动绿色转型，世界各地的公司都在大力投资于研究和开发改善可再生能源生产的创新方法。随着公司建造更强大的电池板和更大的涡轮机，传统的可再生能源项目，例如太阳能发电厂和风力发电场，正通过新技术显著提高效率。现在，一个德国团队认为，他们已经发现了一种新的聚光系统，可以显著提高太阳能产量。

传统的太阳能电池板依赖于硅基太阳能电池，该电池吸收可见光谱中的光，但其吸收力很弱。这些太阳能电池需要几微米厚才能吸收足够的质子来发电。因此，它很重，价格昂贵，而且很难放置在狭小的空间中。相比之下，用有机染料制成的薄膜太阳能电池厚度仅为100纳米，而且更便宜、更轻。但是，只能吸收一小部分太阳光谱。科学家们多年来一直在寻找解决方案，旨在提高太阳能电池板的效率，同时降低重量和成本。

现在，德国巴伐利亚州维尔茨堡大学的科学家认为，他们可能已经发现了显著增强太阳能发电所需的结构。研究人员最近在《化学》杂志上发表了一项研究，证明了URPB系统的使用。URPB 系统是紫外线、红色、紫色和蓝色的缩写，以植物和细菌光合作用天线为基础，可以有效捕获阳光。URPB 模型使用以精确配置堆叠的四种不同的染料，以有效捕获紫外线、可见光和近红外波长的光线。

在测试阶段，研究小组能够将38％的入射光转化为有用的能量。同时，仅四种染料只能将少于1％的转化为最多3％。JMU化学教授弗兰克·伍尔特纳说：“我们的系统的频带结构类似于无机半导体。换句话说，它在整个可见范围内以全色方式吸收光线。我们还使用吸收系数高的有机染料。因此，相对较薄的层可以吸收大量的光能，类似于自然采光系统。”

下一个挑战是扩大商业用途的流程。尽管使用这项技术在实验室环境中产生能量是成功的，但在实际环境中使用新技术时总是存在重大挑战。

这只是全球正在测试的最新技术，目的是提高太阳能产量。在公共资金和减税等财政激励措施的增加以及增加全球可再生能源产能以减少化石燃料消耗的需求的推动下，世界各地的公司都在大量投资太阳能领域的研发。在过去的十年中，太阳能发电突飞猛进。太阳能电池板的效率已从2012年的约17％提高到今天的22-29％，生产成本下降，每瓦特太阳能电池板的价格已从2000年的5美元左右下降到今天的不到50美分。

根据国际可再生能源署（IRENA）的数据，光伏（PV）是世界上增长最快的能源，自2010年以来增长了约26倍。到2022年底，全球太阳能发电装机容量为1,047吉瓦，仅在2022年就增加了191吉瓦。

今年早些时候，土耳其研究人员发表的研究表明，半球形光伏电池结构有可能比传统平板多吸收多达66％的光。该团队目前正在考虑创建原型来测试这项技术，这在计算机模拟中似乎很有希望。

由于钙钛矿太阳能电池（PSC）的高性能和较低的制造成本，人们也普遍对使用钙钛矿太阳能电池（PSC）持乐观态度。近年来，PSC取得了重大进展，效率从2009年的3％左右提高了25％以上。因此，美国能源部（DoE）和世界各地的其他公共和私人机构正在大力投资改进PSC技术。

到目前为止，大多数PSC测试都是在实验室环境中完成的。但是，由北卡罗来纳大学领导的美国国家研究小组正在将测试移至户外。美国能源部的钙钛矿光伏商业化技术加速器（PACT）中心在户外使用了这项技术29周，成功实现了超过16％的运营效率。NREL化学研究员劳拉·谢尔胡斯解释说：“现实世界的演示是迈向商业化的重要一步，我们预计，通过提供这些功能，研究人员和公司可以通过利用这些数据来提高可靠性。”