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這是一個看似簡單的太陽能事實*:太陽在一小時內照射到地球的能量(4.3 x 1020焦耳)足以超過人類目前一年中的所有能源消耗(4.1 x 1020焦耳)。那麼如何轉換它呢?在太陽能收集領域,成本和效率之間一直存在著鬥爭。一方面,複雜且昂貴的三結光伏電池可以將落在其上的(特別集中的)陽光的40%以上轉化為電力。另一方面,正在開發的廉價塑膠太陽能電池的轉化率不到5%。
介於兩者之間的是無處不在的光伏發電——多晶矽太陽能電池板出現在全國各地,乃至全世界的屋頂上——它們在(相對)容易製造和低成本的需求與使用技術以最大限度地利用太陽能方面之間掙扎求衡。
昨天,Spectrolab 宣佈其最新的三結太陽能電池實現了世界效率紀錄,將 41.6% 的特殊集中陽光轉化為電力。總而言之,一個僅 0.3174 平方釐米的微小電池將相當於近 364 個太陽的陽光轉化為 4.805 瓦。這種效率是今天軌道上 60% 的衛星採用早期技術迭代的原因;總共有大約 640 千瓦的 Spectrolab 電池在地球周圍環繞。
據製造商稱,這些電池的成本為每瓦 40 美分——如果您碰巧擁有相當於 500 個太陽的陽光照射,同時享受 25 攝氏度的溫度。實際上,只有衛星(以及政府承包商或像 NASA 這樣的機構)等特殊應用才能負擔得起這項技術。
更多地面應用的光伏發電,例如 Suntech 的 Pluto 系列多晶電池(其效率為 17.2%,可將一個太陽的光轉化為電力)或 Suniva 的 ARTisun 單晶矽電池(可將 18.5% 的陽光轉化為電力),成本超過每瓦 2 美元。安裝成本大約是這個價格的兩倍。
將僅光伏電池的成本降至每瓦約 1 美元是太陽能製造商的目標,他們認為這將使它們在成本上與燃燒天然氣產生的電力具有競爭力。一些薄膜電池(效率較低但更便宜)製造商,例如 First Solar,聲稱已達到該目標,效率約為 10%。找到一種在進一步提高將陽光轉化為電力的能力的同時,還將成本降低到該水平的方法,將預示著太陽能的真正曙光——這是自光伏發電被發現以來一直期待的事情。
圖片:鍺晶圓由 Spectrolab 提供。
* 此句已更改,以糾正我對“趣聞軼事”定義的錯誤理解。謝謝 MechaMunch