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华体会体育中国科学院上海硅酸盐研究所:钙钛矿太阳能电池“破局”城市可再生能源利用困境

2023-11-19 09:23:42
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  华体会体育中新网上海新闻11月17日电(樊中华)太阳能是人类优先开发和利用的新能源之一,然而受应用场景和成本因素限制,太阳能始终难以成为普及使用的能源。在“30·60”双碳目标下,太阳能是否有机会扬长避短,真正成为未来最理想的自然能源?

  在日前于沪上举办的2023全球“未来产业之星”大赛上,中国科学院上海硅酸盐研究所为太阳能的高效利用绘制了这样一幅“未来图景”:钙钛矿太阳能电池可实现光伏建筑一体化(BIPV)和光伏交通一体化(VIPV),它可以被集成到建筑物的外墙、窗户、屋顶等,实现光伏建筑一体化,使建筑物这一能源消费大户同时成为可再生能源的生产者,打造近零能耗建筑,实现建筑用能的自给自足;它可以铺设在新能源汽车的表面,使光伏发电成为汽车的动力电源,从而使基于锂离子电池的新能源车既实现零排放,又实现零能耗。

  “钙钛矿太阳能电池具有高效率和低成本的特点,可以在不同基底上制造或集成,为多种应用场景提供了可再生能源解决方案。因此,它是下一代太阳能电池中的代表性技术。”中国科学院上海硅酸盐研究所研究员杨松旺告诉记者,在最终应用端,钙钛矿太阳能电池有望解决光伏、建筑、物联网、汽车、航天等多个领域的产业痛点问题。

  他举例,在光伏领域,晶硅电池在降本增效的过程中,很快将面临效率的极限问题,如果与钙钛矿电池构成叠层电池,将突破晶硅电池的理论效率极限,使得光伏产业的降本增效之路得以延续。

  在建筑领域,如上海这样的大城市,光伏安装可利用的屋顶资源非常有限,迫切需要安装立面也具有高效率的新型光伏电池。钙钛矿电池对光照角度依存性小,非常适合立面安装,技术经济性高,因此它有望解决城市可再生能源利用的困境。

  在物联网领域,钙钛矿电池的弱光发电特性,使其可以实现低功耗物联网传感器的自供电运行,解决天量的物联网传感器频繁更换电池的难题,降低运维成本。

  在汽车领域,柔性轻量化的钙钛矿电池可以铺设在车身实现光伏发电,为锂离子电池充电,从而使得目前的新能源车既实现零排放,又实现零能耗。

  在航天领域,柔性轻量化钙钛矿电池不但重量轻、成本低,而且可弯曲,将大大降低航天发射和太空探索的成本,推动商业航天的快速发展。

  杨松旺同时指出,当前,这一技术在推进大规模产业化落地过程中也面临着挑战,如电池的户外长期运行稳定性仍缺乏数据支撑,以及大面积电池效率不高等问题。

  杨松旺表示,在未来能源领域,上海在研发、应用及产业链等方面有诸多优势。“上海是我国科技创新的重要中心,诸多的高校、科研院所和创新企业为未来能源领域的技术研发提供了坚实基础。此外,上海在推动新技术应用示范方面一直走在前列,提供了一系列政策支持;在产业链上,作为全国经济中心,上海产业结构多元,容易实现产业链上下游的配套发展和协同推进,形成创新生态,实现多元化的创新和合作,推进新型能源产业集群建设。”

  杨松旺坦言,作为科研院所,此次积极参与这一国际化赛事,是希望“把论文写在祖国的大地上,把科技成果应用在实现现代化的伟大事业中”,用最新的研究成果为推动未来新兴产业的培育和发展贡献力量。

  他认为,在未来能源领域,国际合作十分必要,一是可促进全球能源治理,共同应对气候变化,实现全球气候目标;二是可加速能源技术的创新和成果转化;三是可促进能源资源共享和互补,实现资源高效利用,降低能源成本;四是有利于维护供应链稳定,提升能源安全水平;五是有助于能源知识的共享和人才的培养。

  如何进一步完善创新生态,支持未来能源产业的长远发展?杨松旺建议,一是应多渠道加大对该科技创新的投入,鼓励企业加强自主创新,提高企业的核心竞争力;二是政府应牵头搭建跨学科、跨界别的创新合作平台,促进学术界、产业界和政府之间的合作,共同推动科技创新的跨领域融合;三是应加强产学研用合作,提供更多的项目资助和技术转化支持,促进科研成果的产业化,推动应用示范;四是应加强创新创业生态系统的建设,加强对产业生态的引导和规范,提供孵化器、加速器等创业服务,为成果转化和企业发展提供更好的政策支持。(完)

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