光伏设备创新将对未来能源系统产生全球影响

近几十年来的研究和开发已经生产出了高度复杂的太阳能电池或光伏(PV)设备，到2022年，全球将产生超过1,000太瓦时的电能。光伏设备设计和性能的改进加速了这种部署通过在组件、电池和光伏制造方面的创新研究，实现了成本的显着下降。

光伏部署必须在未来几十年内大幅增长，达到数太瓦(TW)规模，以实现可持续的能源系统。鉴于这种增长的紧迫性，持续的太阳能电池创新至关重要。

这种对太阳能电池创新的需求是《Device》杂志上一篇新文章“太阳能未来的光伏设备创新”的主要思想。该文章由国家可再生能源实验室(NREL)领导的国际研究团队撰写，强调了光伏设备创新对于能源转型的重要性。

NREL国家光伏中心主任、该论文的主要作者NancyHaegel表示：“通过设备创新，我们可以对未来的全球能源系统产生重大影响。”“即使看起来很小的变化，比如效率的一两个百分点，实际上也会对太瓦级产生巨大的影响。”

太阳能的过去与未来

该论文着眼于太阳能电池的过去和未来。作者回顾了四种完全商业化技术的太阳能电池创新的最新进展和未来机遇：用于太空的III-V多结太阳能电池以及用于陆地发电的硅(Si)、碲化镉(CdTe)和铜铟镓二硒化物(CIGS)。

“这些类型的光伏设备出现了大量的创新，而这些创新对于过去十年太阳能的进步至关重要，”黑格尔说。“展望未来，我们希望这将激励光伏界的研究人员为设备创新做出贡献。”

这些太阳能电池的最新进展主要集中在效率、成本降低和可靠性提高上。但在多TW生产规模下，材料可用性、供应链以及嵌入能源和二氧化碳(CO2)等新挑战开始影响光伏行业。

“除了提高效率(这一点始终很重要)之外，一些最令人兴奋的创新领域还包括减少稀缺材料的使用、开发循环技术以及获得更低成本的双结器件，”黑格尔说。

未来研究的另一个重点方向是太阳能电池的“耦合”。

“在器件方面，耦合两种或多种材料来创建低成本串联器件变得越来越重要，”黑格尔解释道。“在系统方面，光伏的未来在很大程度上取决于它如何与清洁能源经济中的其他能源部门结合，包括运输、存储、工业流程以及建筑供暖和制冷的电气化”。

设备相关研究的新论坛

Device的主编MarshallBrennan表示：“我的目标是利用Device来强调真正将设备从创新理念转变为对现实世界产生影响的技术所需要的许多跨学科贡献。”

“南希和她的同事所做的贡献是对我们希望实现的目标的完美概括：了解有助于应对挑战并影响全球公民生活的技术，同时为如何解决新时代所面临的各种问题提供背景。“技术将随着规模的扩大而面临挑战。此外，NREL使用创意解决方案解决能源挑战的使命与Device所代表的理念相一致，因此我很高兴有机会在该期刊的早期阶段建立这种联系。”

Haegel补充道：“鉴于光伏将成为清洁能源解决方案的关键部分，我们很高兴在《Device》第一版中发表一篇光伏设备文章，我们希望它能激励新人加入该领域，太阳能电池的新进展。”

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