新技術革新太陽能發電

隨著世界各地的政府推動綠色轉型，世界各地的公司正在大量投資於改善可再生能源生產的創新方法的研究和開發。隨著公司建造更強大的面板和更大的渦輪機，傳統的可再生能源項目（例如太陽能發電廠和風電場）隨著新技術變得顯著更高的效率。現在，一家德國團隊認為他們已經發現了一種可以顯著增加太陽能產量的新的收光系統。

傳統太陽能電池板依賴於矽基太陽能電池，它們吸收可見光譜中的光線，但它們的吸收力很弱。這些太陽能電池需要幾微米厚度才能吸收足夠的質子以產生電力。因此，它很重，昂貴，很難放置在小的空間中。相比之下，使用有機染料製成的薄膜太陽能電池厚度僅為 100 納米，更便宜且更輕。然而，只有一小部分太陽光譜可以被吸收。科學家多年來一直在尋找解決方案，旨在提高太陽能電池板的效率，同時降低重量和成本。

現在，德國巴伐利亞維爾茨堡大學的科學家認為他們可能已經發現了顯著增強太陽能發電所需的結構。研究人員最近在 Chem 雜誌發表了一項研究，展示了 URPB 系統的使用。URPB 系統是紫外線、紅色、紫色和藍色的縮寫，基於可以有效地捕捉陽光的植物和細菌光合成天線。URPB 模型使用四種不同的染料以精確的配置堆疊，以有效地捕獲紫外線、可見波長和近紅外波長的光線。

在測試階段，研究團隊能夠將 38％ 的入射光轉換為有用能量。同時，單獨的四種染料只能轉換少於 1% 到最多 3%。JMU 化學教授 Frank Würthner 表示：「我們的系統具有類似無機半導體的帶結構。換句話說，它在整個可見範圍內以全色方式吸收光線。我們還使用具有高吸收係數的有機染料。因此，相對較薄的層可以吸收大量的光能，類似於自然光收集系統。」

下一個挑戰是擴展商業用途的流程。雖然使用這項技術在實驗室環境中產生能源已成功，但在實際環境中使用新技術總是存在重大挑戰。

這只是在世界各地測試的最新技術，旨在改善太陽能生產。由於增加的財務激勵措施，例如公共資金和減稅，以及增加全球可再生能源能力以減少化石燃料消耗的需求，世界各地的公司正在大量投資於太陽能領域的研究和開發。太陽能發電在過去的 10 年中，發電已迅速發展。太陽能電池板的效率已從 2012 年的約 17% 上升至今天的 22-29%，生產成本下降，每瓦太陽能電池板的價格從 2000 年的 5 美元左右下降到今天的 50 美分。

根據國際可再生能源局（IRENA）的數據，光伏（PV）是世界上發展最快的能源來源，自 2010 年以來已增長大約 26 倍。到 2022 年底，全球安裝太陽能發電容量為 1,047 兆瓦，僅在 2022 年增加了 191 兆瓦。

今年早些時候，土耳其研究人員發表了研究，表明半球形光伏電池結構被認為比傳統平板更多 66% 的光線。該團隊目前正在考慮創建一個原型來測試這項技術，這在計算機模擬中似乎有前途。

由於它們的高性能和低的製造成本，對於佩羅夫斯基石太陽能電池（PSC）的使用也很廣泛樂觀。消費品安全委員會近幾年取得了顯著進展，現在的效率從 2009 年的約 3% 大幅提高超過 25%。因此，美國能源部（DoE）和世界各地的其他公共和私人機構正在大量投資於改進 PSC 技術。

到目前為止，大多數 PSC 測試都在實驗室環境中進行。但是，由北卡羅來納大學領導的美國國家研究人員團隊正在將測試移到戶外。美國能源部的 Perovskite 光伏商業化技術加速器（PACT）中心在戶外使用這項技術 29 週，成功實現超過 16% 的營運效率。NREL 化學研究員 Laura Schellhus 解釋說：「實際示範是邁向商業化的重要步驟，我們希望通過提供這些功能，研究人員和公司可以通過利用這些數據來提高可靠性。」