科學家最新的研究發現,一種比人類頭髮絲薄 100 倍的塗層可以「噴墨」到你的背包、手機或汽車車頂上,這些塗層可以利用太陽能,減少世界對太陽能發電場的需求。牛津大學物理系的科學家們開發了一種超薄的吸光材料,其柔韌性足以應用於幾乎任何建築物或物體的表面,其產生的能量可能是目前太陽能板的近兩倍。
牛津大學的胡帥鋒研究了一種由鈣鈦礦材料製成的新型薄膜。
它的工作原理如下:太陽能塗層由鈣鈦礦材料製成,這種材料比當今廣泛使用的矽基面板更能有效地吸收太陽能。這是因為它的吸光層可以 比傳統面板捕捉更廣泛的太陽光譜光。更多 的光意味著更多的能量。
牛津大學的科學家並不是唯一生產這種類型塗層的人,但他們的塗層效率極高,可捕捉約 27% 的陽光能量。相較之下,現今使用矽電池的太陽能板通常可將 高達 22% 的陽光轉換為電能。
研究人員相信,隨著時間的推移,鈣鈦礦將能夠提供超過 45% 的效率,並指出他們在短短五年的實驗中就能實現產量從 6% 增加到 27%。
牛津大學科學家之一王俊克表示:“這很重要,因為它可以提供更多的太陽能,而不需要矽基電池板或專門建造的太陽能發電場。” “我們可以設想將鈣鈦礦塗層應用於更廣泛類型的表面,以產生廉價的太陽能,例如汽車和建築物的屋頂,甚至手機的背面。”
該塗層厚度僅超過一微米,比現今太陽能板中使用的矽片薄 150 倍。與現有的矽面板不同,鈣鈦礦可以使用噴墨印表機等工具應用於幾乎任何表面,包括塑膠和紙張。
據專門從事清潔能源轉型數據和分析的 Wood Mackenzie 公司稱,在全球範圍內,太陽能電池板安裝量猛增,2023 年太陽能電池板安裝量較 2022 年增長 80%。 根據氣候智庫 Ember 的 2024 年全球電力回顧, 太陽能將連續 19 年成為 2023 年成長最快的電力來源。
這項繁榮的主要動力是太陽能成本的下降,目前太陽能的生產成本比其他形式的能源(包括化石燃料)都便宜。推動太陽能崛起的另一個重要因素是其轉換太陽能的效率不斷提高。
但地面太陽能發電場佔用大量土地,而且它們往往是農業產業與再生能源設施背後的政府和公司之間衝突的核心。
牛津大學的研究人員表示,他們的技術可以解決這個問題,同時降低能源成本。但王指出,研究小組並不主張終止太陽能發電場。
「我不會說我們想要消除太陽能發電廠,因為顯然我們需要大量的區域或表面來產生足夠的太陽能,」他告訴美國有線電視新聞網。
然而,鈣鈦礦的一個長期存在的問題是穩定性,這阻礙了其開發人員將該技術商業化。實驗室環境中的一些塗層會在短時間內溶解或分解,因此被認為不如當今的太陽能電池板耐用。科學家們正在努力延長其壽命。
牛津大學團隊的首席研究員亨利·斯奈斯表示,他們的工作具有強大的商業潛力,可用於建築和汽車製造等行業。
他說:“我們實驗室展示的太陽能材料和技術的最新創新可以成為一個新行業的平台,利用現有的建築物、車輛和物體製造材料,以更可持續和更便宜的方式產生太陽能。”
史奈思也是牛津光電公司的負責人,該公司是從牛津大學物理學院分拆出來的公司,最近開始在其德國工廠大規模生產鈣鈦礦太陽能板。