纳米薄片会给太阳能带来革命性的变化吗?

由:雅各布·西尔弗曼

就连奥巴马总统也对太阳能技术感兴趣。想象一下,他会对更小、更便宜、更高效的下一代太阳能技术有多感兴趣。查看更多绿色科学图片
美联社照片/杰拉尔德·赫伯特

似乎每天我们都能听到一种新技术可能会提供下一代清洁绿色能源。无论是藻类、风能、生物质、地热还是对现有技术的改进,所谓的救星总是在拐角处出现的。进入这令人担忧的景观,进入吧纳米片——一种可能为下一代太阳能电池能源生产指明方向的半导体纳米结构。

纳米薄片是哥本哈根大学研究员马丁·阿格森博士的成果。2007年,Aagesen声称他“发现了一种完美的晶体结构”,可以将30%的太阳能直接收集到表面[来源:科学日报].

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目前,太阳能电池板最多只能将大约15%到20%的阳光转化为能源。科学日报].这种低效率导致太阳能生产的成本相对于煤炭等其他污染更严重的能源形式来说较高。要收集等量的能量,就必须使用更多的太阳能电池板(在电池板生产中使用更多的硅,电池板阵列占用更多的土地)。

Aagesen成立了一家名为SunFlake的公司,以他的发现为基础开发产品。他承诺太阳能电池的效率将会提高,因为能量在电池内的传输距离将会缩短,而且他的电池板将会因为使用更少的硅而更便宜。

他的纳米薄片技术之所以与众不同,不仅在于其承诺的更高效率,还在于其结构。排列在纯晶体结构中的硅通常不能很好的导电。这就是为什么大多数硅基太阳能电池板都内置了杂质——允许电子四处移动,填补缝隙,形成电场。(有关传统太阳能电池板结构的更多细节,请阅读太阳能电池的工作原理.)

但是,尽管艾格森的发现在2007年得到了短暂的宣传,还是有一些怀疑论者。首先,这项技术在很大程度上还处于原型阶段,自最初宣布以来几乎没有人听说过它。正如一位评论员指出的那样,Aagesen生产了一种高效的光收集器,而不是一种将光子转换为移动电子(换句话说,转换为能源)的功能完全的太阳能电池板。Westenhaus].他还有很长的路要走,才能创造出尖端的、功能齐全的太阳能电池板。

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纳米薄片技术和其他下一代太阳能技术的进步

由于相对较低的价格和适应性,薄膜太阳能电池板在过去两年中迅速占据了美国市场的主导地位。"width=
由于相对较低的价格和适应性,薄膜太阳能电池板在过去两年中迅速占据了美国市场的主导地位。
约翰摩尔/盖蒂图片社

让太阳能无处不在在很大程度上取决于成本。只要化石燃料、核能、水力发电和其他发电方式更便宜,市场力量就会决定它们将是最受欢迎的。一些专家认为,每瓦特1美元的能源生产是众所周知的太阳能发电的临界点,它仍然是太阳能发电商谈论的一个里程碑[来源:Hutchinson]。2009年2月,一家名为第一太阳能(First Solar)的公司宣布,它已经超过了所吹嘘的每瓦1美元的门槛。但仍有许多障碍存在,包括与碲化镉相关的提取成本。碲化镉是第一太阳能公司在其面板中使用的材料,而不是硅。

许多公司竞相宣称自己是太阳能电池效率的领导者,这是降低成本的关键因素。2007年6月,三洋宣布了一种硅基太阳能电池的原型,其效率为22%[来源:Gizmag说].但六个月前,Spectrolab的太阳能电池的效率达到了40.7%[来源:Gizmag说].这些里程碑通常是在理想条件下通过原型实现的。

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其他公司,比如全球变暖解决方案公司(Global Warming Solutions),已经推出了旨在提高现有太阳能电池效率的特殊涂层,或提倡使用聚光器、镜子和其他设备将阳光聚焦在太阳能板上。

除了削减成本,大规模使用太阳能可能还取决于找到使用该技术的创新方法。大规模的太阳能电池板——比如计划在莫哈韦沙漠的伊万帕山谷使用31.8万面镜子的太阳能电池板——会造成环境危害,因为它们需要砍伐大片灌木和沙漠土地,这些土地既能养活野生动物,也能吸收二氧化碳。一个可能的解决方案是分布式能源发电在美国,数以百万计的家庭、建筑和私人财产安装了小型太阳能电池板阵列,收集能源并将多余的卖回给智能电网。

随着更成熟的太阳能技术形式的成本下降,请关注纳米技术,从纳米薄片到“量子点”,它们有望比传统的硅基太阳能电池捕获和转换更多的能量。然而,许多这些所谓的突破,包括纳米薄片,可能永远不会进入开放市场,因此也永远不会给太阳能带来革命。

考虑到这一点,以下是其他一些新兴技术:

  • 更有效的太阳能储存方法,如将液体加热成蒸汽(并保持其处于蒸汽状态)
  • 更便宜的方法来生产太阳能电池,比如使用喷墨打印
  • Super Soaker的发明者发明的固态热机,其效率高达60%
  • 廉价超薄CIGS(铜、铟、镓、硒化)太阳能薄膜,不是由硅制成的
  • 装有染料的玻璃或塑料板,有助于将光子聚焦到太阳能阵列上
  • 一种液态太阳能阵列,将太阳能电池板放置在水体的表面,并使用塑料透镜来集中入射的阳光

有关下一代太阳能技术和其他相关主题的更多信息,请浏览下一页的链接。

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更多的信息

HowStuffWorks相关文章

  • “中心致力于利用纳米材料的物理特性更有效地将太阳能转化为电能。”AZoNanotechnology。5月11日,2009年。http://www.azonano.com/news.asp?newsID=11427
  • “纳米薄片可能彻底改变太阳能电池。”科学日报。2007年12月19日。http://www.Science Daily.com/releases/2007/12/071218105420.htm
  • “纳米薄片有望提高太阳能效率。”Gizmag说。2007年12月20日。http://www.gizmag.com/nano-technology-to-boost-solar-efficiency/8540/
  • “新技术有望提高太阳能电池的效率。”Gizmag说。2007年11月13日。http://www.gizmag.com/new-technology-promises-solar-cell-efficiency-boost/8339/
  • “技术”。SunFlake。http://www.sunflake.dk/technology.html
  • 最好的,保罗。“新的太阳能技术承诺提供更便宜的能源,这是在试水。”Gizmag说。2009年4月23日。http://www.gizmag.com/new-solar-technology-tests-the-waters-with-promises-of-cheaper-energy/11524/
  • 坎宁安,劳拉和艾默里奇,凯文。《太阳能发电厂的隐性成本》发现。http://dsc.discovery.com/earth/slideshows/ivanpah.html
  • 埃文斯,保罗。“太阳能电池板行业实现了圣杯——每瓦电网平价1美元。”Gizmag说。2009年3月3日。http://www.gizmag.com/solar-panel-1-per-watt-grid-parity/11143/
  • 字段,琥珀。“节能之窗”。受欢迎的力学。2009年3月。http://www.popularmechanics.com/science/research/4306162.html
  • 哈钦森,亚历克斯。《太阳能未来5大改变游戏规则的技术》受欢迎的力学。2008年10月13日。http://www.popularmechanics.com/science/earth/4287132.html
  • 哈钦森,亚历克斯。太阳能电池板降至1美元/瓦:这是硅基电池板的里程碑还是低谷?受欢迎的力学。2009年2月26日。http://www.popularmechanics.com/science/research/4306443.html
  • Masamitsu,艾米丽。初创公司用喷墨打印机制造廉价的太阳能薄膜电池。”受欢迎的力学。2008年3月6日。http://www.popularmechanics.com/science/earth/4253464.html
  • 病房里,洛根。“Super Soaker Inventor旨在将太阳能成本削减一半。”受欢迎的力学。2008年1月8日。http://www.popularmechanics.com/science/earth/4243793.html
  • Westenhaus,布莱恩。“Nano Flake Solar Collector check Out.”新能源和燃料。2007年12月19日。http://newenergyandfuel.com/http:/newenergyandfuel/com/2007/12/19/nano-flake-solar-collector-checked-out/

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