澳大利亚拟研发新材料使太阳能电池变得更好、更便宜

澳大利亚新南威尔士大学（UNSW Sydney）马丁·格林主导的光伏团队率先开发的PERC技术被世界太阳能制造业所使用

世界上超过80%的新太阳能电池都是采用澳大利亚开发的PERC技术

在过去十年中，将阳光转化为电能的成本下降了90%以上。太阳能是目前最便宜的新能源发电方式。

目前，太阳能以具有强大竞争力的成本帮助我们大幅减少排放，但由于太阳能提供的电力不到世界电力的5%，所以，我们还要许多这方面的改进工作可以做。

澳大利亚很可能在全球进步中发挥关键作用。几十年来，澳大利亚一直走在太阳能技术开发和应用的前沿。在过去的40年里，澳洲有30年保持着硅太阳能电池的性能记录。澳大利亚现在的人均太阳能部署比任何其他经合组织国家都多，满足了他们近15%的电力需求。世界上超过80%的新太阳能电池板都是基于PERC技术的太阳能电池，这项技术是澳大利亚开发成功的。

那么太阳能的下一步是什么呢?澳大利亚各地的数百名研究人员专注于两个目标:进一步削减成本和利用入射的阳光产生尽可能多的电力即提高光伏效率。

为什么太阳能需要改进?

太阳能有潜力改变我们的工业、交通和我们的生活方式——如果我们把这项技术发展到极致的话。

超廉价的电力带来了巨大的可能性，从将水转化为绿色氢气作为能源储存或用于工业过程，到为交通、能源系统和其他一切我们使用化石燃料的用途提供电力。

去年，澳大利亚可再生能源机构提出了超低成本太阳能的愿景。这个目标雄心勃勃，但可以实现。

该机构希望到2030年，商用太阳能电池的效率能从目前的22%提高到30%。它希望大规模的全系统成本(面板、逆变器和变速器)降低50%至每瓦0.3澳元。

这需要深入的研究。超过250名澳大利亚研究人员正在澳大利亚先进光伏中心朝着这些目标努力，该中心由6所大学和CSIRO合作建立。

寻找硅以外的新材料

太阳能电池不需要移动部件就能将阳光转化为电能。当阳光照射在太阳能电池常用的硅材料上时，它的能量释放出一个电子，使其能够在材料中移动，就像电子在电线或电池中移动一样。

你屋顶上的太阳能电池板可能一开始是沙漠中的沙子，融化成二氧化硅，精炼成硅，再精炼成99.999%纯度的多晶硅。几十年来，这种多功能材料一直是太阳能成功的核心。重要的是，它是可扩展的——从针头大小到覆盖平方公里的阵列。

但要想让照射在这些电池板上的阳光达到绝对最大化，我们需要的不仅仅是硅。单靠硅，我们无法达到30%的效率。

来看看串联电池——一个太阳能三明治。由于硅最多只能吸收34%的可见光，研究人员专注于添加其他材料层来捕捉不同波长的光。

钙钛矿是一种选择。这种材料可以从液体来源打印或涂覆，使其加工成本低廉。当我们把这种材料堆在硅上时，我们可以看到太阳能电池效率的巨大飞跃。

虽然前景看好，但仍有一些问题需要解决——具体来说，如何确保钙钛矿能够像我们所期望的硅板那样使用20多年。

研究人员也在研究其他材料，如聚合物和硫族化合物，硫族化合物是包括硫化物在内的一组常见矿物，在薄而柔韧的太阳能电池中显示出了前景。

任何新材料不仅要能很好地将阳光转化为电子，而且要在地壳中储量丰富、价格低廉、足够稳定以确保长寿命。例如，硫族化合物是由铜、锡、锌和硫等常见元素构成的。

如果能达到30%的效率，将会带来巨大的收益。建立一个大型太阳能发电厂的成本将被大幅削减。有了更高效的太阳能电池，同样的功率输出需要更少的电池板和更少的土地。

硅太阳能电池世界顶级专家，悉尼新南威尔士大学卓越教授马丁·格林