จุดสำคัญของการปฏิวัติด้านพลังงาน: ประสิทธิภาพในห้องทดลองของเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์-ซิลิกอนเกิน 35%

เบอร์ลิน/ปักกิ่ง - อุตสาหกรรมโฟโตโวลเทอิกทั่วโลกได้เข้าสู่ความก้าวหน้าทางประวัติศาสตร์! ทีมวิจัยร่วมระหว่างจีนและเยอรมนีประกาศเมื่อวันนี้ว่าประสิทธิภาพการแปลงของเซลล์แสงอาทิตย์แบบเพอรอฟสไกต์-ซิลิกอนในสภาพห้องทดลองได้ถึง 35% สูงกว่าสถิติโลกในปี 2023 ถึง 2.5 เปอร์เซ็นต์ กำลังเข้าใกล้ขีดจำกัดทางทฤษฎีที่ 43% ของเทคโนโลยีนี้ ความสำเร็จนี้ได้รับการประเมินจากวารสาร Nature Energy ว่าเป็น "จุดเปลี่ยนจากการปรับปรุงไปสู่การปฏิวัติของอุตสาหกรรมโฟโตโวลเทอิก"

ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยี: ปรัชญาการ "สกัดแบบชั้น" ของแสงแดด

เซลล์ซิลิกอนแบบดั้งเดิมสามารถจับเฉพาะบางส่วนของสเปกตรัมแสงอาทิตย์ได้เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุ และเทคโนโลยี "มีดสเปกตรัม" ที่สร้างขึ้นโดยทีมจีน-เยอรมนีได้แก้ไขปัญหานี้:

เพอรอฟสไกต์บนสุด: วัสดุเพอร์อฟสไกต์ผสมตะกั่วกับสารตะกัลป์แบบใหม่ (CsPb₀.₅Sn₀.₅I₃) มีความเชี่ยวชาญในการดูดซับแสงที่มองเห็นได้ และขอบเขตการดูดซับขยายไปถึง 950nm

เซลล์ซิลิกอนด้านล่าง: เซลล์ซิลิกอนแบบคอนจักชันไฮบริด (HJT) ที่ได้รับการปรับปรุงสามารถจับแสงอินฟราเรดในช่วง 1100-1300nm ได้อย่างแม่นยำ โดยแปลงความร้อนที่เหลือทิ้งให้เป็นพลังงานไฟฟ้า

กับดักแสงระดับนาโนเมตร: โครงสร้างผิวแบบตาค้างคาวที่เลียนแบบธรรมชาติลดการสะท้อนของแสงลงต่ำกว่า 1% และเพิ่มประสิทธิภาพการดูดซับแสงขึ้น 20% เมื่อเทียบกับเซลล์ทั่วไป

"นี่เทียบได้กับการมอบหมาย 'หน้าที่' ให้กับแสงแดดแต่ละลำของ" ศาสตราจารย์หลี่ เหว่ยเหริน หัวหน้านักวิทยาศาสตร์ของโครงการ จากสถาบันวิทยาศาสตร์แห่งประเทศจีนกล่าวว่า "โฟตอนในช่วงต่างๆ มีหน้าที่ของตัวเอง และประสิทธิภาพในการผลิตกระแสไฟฟ้าจะเพิ่มขึ้นอย่างทวีคูณตามธรรมชาติ"

การลงสู่เชิงพาณิชย์: "สงครามสายฟ้า" จากห้องปฏิบัติการสู่หลังคา

แม้ว่าผลลัพธ์ในห้องปฏิบัติการยังต้องใช้เวลาในการเปลี่ยนแปลง แต่อุตสาหกรรมได้เริ่มโหมดการแข่งขันแล้ว:

สายการผลิตโมดูลแบบซ้อนเปอรอฟสไกต์-ซิลิกอนแห่งแรกของโลกจากกลุ่ม GCL ได้เริ่มดำเนินการแล้ว โดยมีประสิทธิภาพการผลิตหมู่ขนาด 28% และได้รับคำสั่งซื้อ 1,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐจากเมืองอนาคต NEOM ของซาอุดิอาระเบีย

เทสลาประกาศว่า Solar Roof V4 เวอร์ชันใหม่จะใช้เซลล์แบบซ้อน กับการเพิ่มประสิทธิภาพการผลิตกระแสไฟฟ้าต่อพื้นที่หนึ่งหน่วย 45% เพื่อตอบสนองความต้องการใช้ไฟฟ้าตลอดเวลาของครอบครัว

สหภาพยุโรปได้แก้ไขกฎหมายหลังคาโซลาร์อย่างเร่งด่วน โดยกำหนดให้ประเทศสมาชิกต้องให้ความสำคัญกับการซื้อโมดูลแบบแผ่นสำหรับอาคารสาธารณะ ข้อมูลจากศุลกากรจีนแสดงให้เห็นว่า การส่งออกพลังงานแสงอาทิตย์ไปยุโรปเพิ่มขึ้น 320% เมื่อเทียบกับปีที่แล้ว

มาร์ค ชไนเดอร์ นักวิเคราะห์พลังงานใหม่จากเดอยท์สเชแบงก์ ทำนายว่า: "ตลาดแบตเตอรี่แบบแผ่นทั่วโลกจะเกิน 100,000 ล้านดอลลาร์สหรัฐในปี 2028 และแบตเตอรี่ซิลิคอนชนิดเดียวแบบดั้งเดิมอาจถอยกลับไปสู่ตลาดระดับล่าง"

ความกังวลและข้อท้าทายที่ซ่อนอยู่: การคิดอย่างรอบคอบภายใต้เทศกาลประสิทธิภาพ

เบื้องหลังเทศกาลดังกล่าว อุตสาหกรรมยังคงเฝ้าระวังจุดปวดสำคัญสองประการ:

ข้อโต้แย้งเรื่องการรั่วไหลของตะกั่ว: แต่ละตารางเมตรของโมดูลมีตะกั่วประมาณ 18 กรัม แม้ว่าอัตราการซึมจะถูกควบคุมไว้ที่ 0.05 มก./ล. ผ่านการเคลือบด้วยฟอสเฟตซิร์คอนเนียม แต่องค์กรด้านสิ่งแวดล้อมยังคงเรียกร้องให้มีมาตรฐานการรีไซเคิลที่บังคับใช้

คำสาปแห่งชีวิต: อัตราการเสื่อมประสิทธิภาพรายปีของตัวอย่างในห้องปฏิบัติการที่อุณหภูมิ 85℃/ความชื้น 85% มีประมาณ 7% ซึ่งยังห่างไกลจากข้อกำหนดเชิงพาณิชย์ 25 ปี "เหมือนรถสปอร์ตไม่ได้แค่วิ่งบนสนามแข่ง มันต้องทนต่อการทดสอบบนถนนโคลนได้" แฟรงก์ ไอเช่นเบิร์ก ซีอีโอของออกซ์ฟอร์ดโฟโตโวลเทอิกส์ พูดอย่างตรงไปตรงมา