房地产业|“工业4.0”呼唤新的太阳能技术


房地产业|“工业4.0”呼唤新的太阳能技术
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科学家发明了太阳能重复利用的方法 , 可能引发一场太阳能利用突破性的变化 。 太阳能电池处在“工业4.0”科技革命的风口浪尖 , 通过探索光能循环使用的方法 , 研究人员正在寻找如何提升太阳能利用效率的途径 。 在《科学》杂志发表的一篇文章涉及岛一种材料——混合铅卤化物钙钛的特性 , 新的应用材料在太阳电池领域引起了很大的轰动效应 , 从太阳光吸收能量的潜力获得显著提高 , 在太阳能电池中产生了电荷 , 然后自行制造出大量的光能 。 研究人员表示 , 太阳能电池使用了更便宜的材料 , 从而降低了生产成本 , 采用简单易行的合成方法生产材料 , 使用新材料制造的太阳能电池性能优越、价格便宜 , 具有广泛的商业应用价值 。
英国剑桥大学的菲利克斯·戴斯勒解释说 , 他们已经了解这种材料有很好的吸光性能 , 产生电荷的承载功能强 , 他们在最新的研究中发现了材料的其它特性 , 它们能够重新组合 , 再次产生光子 。 太阳能电池的工作原理与吸收的光能有关 , 太阳发射了携带太阳能的光子 , 太阳能电池板将吸收的光能量转化为电荷 , 电荷被传输到电极 , 输出的电能满足了世界各地生产者和消费者的电力需求 。
【房地产业|“工业4.0”呼唤新的太阳能技术】混合铅卤化物钙钛是已知的能够将光能有效地转化为电能的材料 , 戴斯勒博士和技术研发团队取得了重要的进展 , 展示了这种材料的更多功能 , 钙钛材料在产生电荷之后 , 还能自行地发射光子 , 重新吸收光子能量 。 新材料制成的太阳能电池好像一个集光器 , 从中产生了更多能量 , 以给定数量的光能为基础 , 将获取的光能用于输出电压的提升 , 而目前使用其它材料制成的太阳能电池缺少光能循环利用的功能 。 为什么标志性的技术突破非常重要?这将对人们能源利用的方式产生深刻的影响 。 目前光电电池记录的转化效率只有20%到21% , 但绝对极限值可达到33% , 他们的技术创新指明了一条达到极限值的途径 。 太阳能电池的效率是指能量的比值 , 以特定量的光能产生了多少可以使用的电能 。
按照普遍接受、首先由威廉·肖克利和汉斯·奎塞尔在1961年的一篇论文中创立的理论 , 理论热力学概念的“天花板”或最大的能量转化效率为33% , 两位研究人员认为 , 光能量转化率不可能超过“阀值” , 太阳能电池的能量转化率存在一个上限值 。 科研人员在太阳能利用领域进行了卓有成效的探索 , 他们希望不断攀登光能最高利用效率的山峰 , 尽可能地接近理论预期的“天花板”数值 , 力争在电池材料技术的开发和利用上取得突破 。 剑桥大学科研团队开发的材料以便宜的价格、多样化的方式制造出来 , 新的材料构造要比其它的材料更加简单 , 特别是具有光电子的再循环功能 。
新的太阳能电池技术有些令人吃惊 , 甚至令人怀疑 , 材料的制造工艺无需过多的控制手段 , 材料的结构合成不需花费过高的生产成本 。 如果在晶体结构中发现了杂质 , 留下了缺损的部位 , 那么材料的吸会使光线散乱 , 剔除了晶体的杂质 , 材料重新获得所谓的“尖锐的吸收能力” , 从而提升了光能利用的效率 , 实现对光能清晰的吸收效能 。 尽管科研团队开发的材料技术十分有效 , 但他们仍在继续努力 。 混合卤化铅的钙钛材料与其它的太阳能电池材料相比 , 为何和怎样获得了更高的能量利用率?科研人员期待找到问题的答案 , 太阳能电池生产者因此可以获得可观的效益 , 生产者一直在寻找更为便宜、更有效率的太阳能开发和利用方式 。
在经济快速发展的过程中 , 中国的能源使用面临了两个问题 , 一是能源供应量的增加;二是能源消费的结构 。 中国的能源消费主要以煤为主 , 一些发达国家形成了以油气和核能为主的能源消费结构 。 推动能源生产和消费方式的变革 , 实现能源利用的绿色化、低碳化和智能化 , 走清洁、高效、安全、可持续性的能源生产和消费之路 。 在优化能源结构上把发展清洁、低碳能源作为能源结构调整的主要方向 , 2020年 , 非化石能源占全部能源消费比重达到15% , 天然气比重达到10% , 煤炭比重控制在62%以内 。 2020年、2030年、2050年 , 煤炭在全部能源消费结构中的比重由目前的66%降低到62%、55%和50% , 煤炭消费的峰值为45到48亿吨 。