腦洞大開的各種太陽能電池
在未來，全球的能源需求都可被太陽能這單一來源所滿足，然而要實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)卻絕非易事。科學(xué)家們制造出了腦洞大開的各種太陽能電池技術(shù)。
作者：Meera Senthilingam
來源：界面
原標(biāo)題：全透明的不怕熱的…… 最新的太陽能電池都是些什么鬼
鈣鈦礦太陽能電池大勢(shì)來襲
近年來，鈣鈦礦這一物質(zhì)頻繁出現(xiàn)在世人眼前，2009年至2014年五年間，鈣鈦礦太陽能電池光電轉(zhuǎn)換率最高可達(dá)到近20%，這對(duì)傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池發(fā)起了挑戰(zhàn)。要知道，晶體硅太陽能電池自1970年代研制至今，其最高的轉(zhuǎn)換率為25%。光電轉(zhuǎn)換率越高，太陽能獨(dú)挑人類的能源需求“大梁”的可能性就越大。
目前80%的太陽能電池板制作原料都是晶體硅，但是這種材料的太陽能電池生產(chǎn)和安裝成本非常高，這意味著需要更好的替代品，鈣鈦礦無疑是強(qiáng)有力的候補(bǔ)之一。
1983年，鈣鈦礦發(fā)現(xiàn)于地幔內(nèi)部，以俄國(guó)礦物學(xué)家Lev perovskite命名。2009年以來，包括牛津大學(xué)和瑞士洛桑聯(lián)邦科技學(xué)院在內(nèi)的科學(xué)家們一直對(duì)該礦予以了很高的關(guān)注度。
“鈣鈦礦太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率在很短時(shí)間內(nèi)迅速提高，掀起了一陣‘鈣鈦礦熱’。”洛桑聯(lián)邦科技學(xué)院的光子學(xué)與接口實(shí)驗(yàn)室主任Michael Graetzel說，“如今其效率達(dá)到了19.3%的峰值，未來還有待于進(jìn)一步提高。”
Graetzel幫助開發(fā)出一種建立在已有基礎(chǔ)上的新型太陽能電池。“將鈣鈦礦分布在傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池的頂部，大大提高效率，”他說，“花費(fèi)的成本并不高。這對(duì)主流的太陽能電池板來說是一個(gè)不錯(cuò)的應(yīng)用前景。”
由于鈣鈦礦對(duì)水和高溫的反應(yīng)尤為強(qiáng)烈，它的穩(wěn)定性測(cè)試還有待于進(jìn)一步展開。Graetzel表示，“這些測(cè)試目前都在進(jìn)行中，我非常肯定這些問題能都能被妥善解決，真是令人激動(dòng)。”
舊車用蓄電池變廢為寶
制造鈣鈦礦太陽能電池的必備原料之一就是鉛，但直接從礦石中提取的鉛有毒，美國(guó)麻省理工學(xué)院的研究者們找到了替代品。
Angela Belcher帶領(lǐng)的研究團(tuán)隊(duì)用舊車用蓄電池中的回收鉛來替代鉛，由于一個(gè)鈣鈦礦太陽能電池的厚度僅有幾微米，因此回收鉛的用量非常省，一個(gè)舊車用蓄電池回收鉛的量足夠生產(chǎn)能為30家住宅供電的太陽能電池板。這項(xiàng)技術(shù)可以說是鈣鈦礦太陽能電池催生的新應(yīng)用。
國(guó)際電池理事會(huì)表示，98%以上的舊電池里的鉛一般都會(huì)被回收，主要用來制作新電池。然而隨著汽車行業(yè)的變化，鋰電池逐漸普及，汽車新電池的需求量逐漸減少，大量的舊車用蓄電池被淘汰。
幸運(yùn)的是，鈣鈦礦太陽能電池的需求量直線上升，為舊車用蓄電池打開了一個(gè)新的市場(chǎng)。既變廢為寶，又避免了舊電池污染環(huán)境。該項(xiàng)技術(shù)得到美國(guó)政府的大力支持，政府補(bǔ)貼豐厚。
作者：Meera Senthilingam 來源：界面 責(zé)任編輯：wutongyufg
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