#太陽能
28.04%!中國團隊製備新型太陽能電池,打破世界紀錄
易受到光照影響的電池材料,如何更穩定地利用光能?《自然》雜誌13日發表的一項研究給出了答案:中國科學院化學研究所李永舫院士、孟磊研究員團隊,提出“全階段調控”策略,通過引入一種可光轉換的加入劑分子,成功製備出新型鈣鈦礦-有機疊層太陽能電池。經第三方機構認證,該電池的穩態光電轉換效率達到28.04%,刷新這類電池的世界紀錄。 近年來,以鈣鈦礦太陽能電池和有機太陽能電池為代表的新一代太陽能技術發展迅速。這類電池的製造方式很特別,能像印報紙一樣,通過溶液加工、卷對卷印刷等技術,實現柔性、大面積製造,成品又輕又薄,還能彎曲。將它們像三明治一樣疊在一起的鈣鈦礦-有機疊層太陽能電池,能把太陽光譜“吃乾榨盡”:上層鈣鈦礦吸收可見光,下層有機物吸收近紅外光,理論發電效率遠超單一材料電池。 然而,這種疊層電池的上層有個難纏的問題。為了吸收足夠的太陽光,薄膜中需要同時加入碘和溴兩種元素。麻煩的是,在製備過程中或持續光照下,碘離子和溴離子容易“鬧分家”,各自聚整合群。“這種相分離現像一旦發生,電池電壓就會不斷下降,性能持續衰退,成為阻礙其走嚮應用的致命短板。”孟磊說。 為了平息這場微觀世界的紛爭,研究團隊向材料中加入一種名為TDB的加入劑分子。在電池薄膜成型之初,TDB像一位耐心的協調員,拖住溴離子快速聚集的腳步,確保碘和溴從一開始就均勻混合。而當電池見光工作時,TDB被光啟動,轉化成新結構的TAB分子。“新分子能夠錨定在材料晶界上,抑制鹵素離子遷移和相分離,完成了從‘懼光’到‘馭光’的蛻變。”孟磊解釋。
美國用電,需要太陽能和儲能的大幅擴張
美國電力市場的轉變 美國已邁入新一輪電氣化時代:過去兩年,用電量增幅超過此前15年總和。即便如此,電力供給仍遠不能滿足需求,過去四年電價漲幅也超過此前14年。人工智慧、重工業、供暖與交通領域用電需求激增,遠超電力基礎設施建設速度,導致美國電力缺口持續擴大,進而推高電價。美國能源資訊署(EIA)預測,未來兩年發電量將略有加速,總量增長4.6%,但這一速度仍不足以填補缺口、阻止電價繼續上漲。 在經歷了超過15年的停滯後,美國用電需求持續回升,標誌著能源市場迎來根本性轉變,需求增長的來源與規模同步發生變化。EIA預計,未來用電增長中,商業主體(含資料中心)的貢獻將超過工業與居民用電之和。若預測成真,那麼自ChatGPT推出後的四年內,商業用電量增幅將超過此前二十年總和。 美國電力市場第二個根本性轉變,是通過部署創紀錄規模的可再生能源(主要是太陽能與儲能)來滿足新的電力需求增長。2025年美國太陽能發電量同比增幅創歷史新高,總量達389太瓦時,同比增長28%。儘管川普政府削減風光發電補貼、叫停重大項目審批、並對行業核心零部件加征關稅,預計今年太陽能發電增速小幅放緩,但仍接近2024年水平,2027年將再次刷新增長紀錄。