現在的太陽能電池多數是矽材料太陽能板電池,發電效率只有25%左右。美國能源部的國家可再生能源實驗室在最新公告中稱,他們研發的鈣鈦礦太陽能電池轉換效率獲得突破性提升,接近66%。

目前市面上超過90%的太陽能板都是矽材料製成。矽光伏電池的好處很明顯,耐用,而且便於安裝,成本也很便宜。但是,這種電池的弊端也很明顯,矽光伏板電池效率很低,價格最可負擔的模型的效能在如安裝、朝向、天氣等因素的影響下不等,差不多只有7%~16%左右。

太陽能電池至今已經有六十多年的歷史了,可是即使是商用的矽光伏電池,也勉強才達到25%的發電效率,最大也超不過30%。

還有一個明顯的問題是,為了增加矽材料面板的堅固性,大部份矽光伏太陽能板都是造成波浪形,而不是薄膜的形式,這也是導致發電效率低的另一個原因。

研究人員意識到,要提高電池效能,採用薄膜的形式是研發的方向。基於矽材料的薄膜經過幾代的研發,效率已經從開始的13.6%逐步提升到21.6%,直到2018年,牛津實驗室的技術達到了28%。

可是這完全無法與這項最新的突破相比。國家可再生能源實驗室在發佈的研究成果公告中說,這項技術的關鍵在於怎樣阻止能量以熱量的形式損失。

公文說:「當陽光照射在太陽能電池上,材料吸收光子後產生電荷載體——電荷和空穴。熱載太陽能電池在電荷載體的能量以熱量的形式損耗之前,迅速地把它變成電能。阻止熱損耗是太陽能電池面臨的一項巨大的挑戰,這種新型電池的轉換效率有希望是傳統電池的兩倍。傳統鈣鈦礦太陽能電池的效率從2009年的3%,提升到2020年的超過25%。一個設計合理的熱載設備可以達到理論上接近66%的轉化效率。」研究人員現在還不明確這種技術何時能夠進入市場,也無法估計它的成本。但是該實驗室表示,這種技術已經接近實現商務可行性,而且在不久的將來,在固態照明、動態感測、機械驅動、高級的輻射探測、量子信息科技和光催化等領域也能發揮作用。◇