1月19日,《科創(chuàng)中國·院士開講》第七期在西瓜視頻、抖音和今日頭條同步上線。中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院化學(xué)研究所研究員李永舫作為主講嘉賓,跟大家分享了太陽能的應(yīng)用及我國太陽電池的發(fā)展歷程和最新研究成果。
李永舫院士表示,我國硅太陽電池技術(shù)處于領(lǐng)先地位,過去7年曾42次打破世界紀(jì)錄,已經(jīng)成為中國名片之一。與此同時(shí),他還對(duì)未來太陽能技術(shù)的應(yīng)用場景提出構(gòu)想。據(jù)他介紹,10年、20年后,太陽能汽車就能實(shí)現(xiàn)商用。
解決能源問題,太陽是關(guān)鍵
李永舫院士是我國最早開展聚合物太陽電池研究的先行者之一,曾開發(fā)低成本高效聚合物媒體光伏材料,獲得過國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、中科院自然科學(xué)一等獎(jiǎng)。
演講開始,李永舫院士介紹了太陽能對(duì)地球的重要性。他表示,太陽能是一個(gè)取之不盡、用之不竭的清潔能源。太陽照到地球上的能量,只占太陽能量很小的一部分,卻是人類消耗能量的1萬倍,“所以我們只要能把太陽能,有一個(gè)很小的比例利用,就可以解決能量問題。”
李永舫院士介紹,現(xiàn)在我國50%以上的產(chǎn)業(yè)還是靠化石能源,而化石能源是和環(huán)境污染密切相關(guān)的,逐漸提高可再生能源的比例是未來發(fā)展的目標(biāo)。要想實(shí)現(xiàn)這個(gè)目標(biāo),其中一部分就是要利用太陽能。
“事實(shí)上,化石能源也是來自古代的太陽能。”他介紹,我們?nèi)粘J褂玫母鞣N能源,本質(zhì)上都與太陽有關(guān)。比如煤,主要是古代植物埋到地下后慢慢形成的,其開端離不開植物的光合作用;石油普遍認(rèn)為是由古代海洋里面的生物在地底變化形成,而動(dòng)物的能量來源則離不開有光合作用的植物。
這些經(jīng)過億萬年積攢下來的能量均屬于不可再生能源,可能使用幾百年就會(huì)消耗干凈。能源都用光了怎么辦?對(duì)此,李永舫院士給出答案:未來人類主要依賴的還是太陽能。“水電、風(fēng)電也和太陽能有關(guān),水電是太陽照射到海洋里,形成水蒸氣后,雨水落在陸地上后流動(dòng)發(fā)電;風(fēng)也是太陽照在地球上后產(chǎn)生的氣壓差形成的。
我國硅太陽電池7年42次破記錄
“硅太陽電池已經(jīng)達(dá)到了大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用的程度,可以說是我們中國人的一個(gè)名片,現(xiàn)在在國際上的影響是非常大的。”演講中,李永舫院士對(duì)我國硅太陽電池技術(shù)做了重點(diǎn)介紹。他用一組數(shù)據(jù)來證明我國在這一領(lǐng)域具有領(lǐng)先優(yōu)勢:目前我國硅太陽電池的實(shí)驗(yàn)室效率已從20年前的17%、18%,提升到了現(xiàn)在的23%,過去7年曾42次打破世界紀(jì)錄。
李永舫院士介紹,我國硅太陽電池產(chǎn)量現(xiàn)已占到全球的三分之二以上。除了技術(shù)領(lǐng)先外,我國還擁有最大的硅太陽電池市場,國內(nèi)使用量已占到全國產(chǎn)量的一半以上。相比十幾年前,硅太陽電池的生產(chǎn)成本下降了90%,幾乎與火力發(fā)電、水力發(fā)電成本持平,有些地方甚至低于市場電價(jià),發(fā)展?jié)摿薮蟆?/div>
節(jié)目中,李永舫院士還介紹了其他幾種太陽電池。其中鈣鈦礦太陽電池發(fā)展迅速,實(shí)驗(yàn)室效率達(dá)到25.7%左右,大面積制備的效率也已經(jīng)超過了15%。相比硅太陽電池,鈣鈦礦電池厚度僅有幾百個(gè)納米,更輕薄、成本更低,很有可能在最近幾年就實(shí)現(xiàn)商用。有機(jī)聚合物太陽電池的特點(diǎn)則是輕薄柔,其活躍層厚度僅有100-200納米,既可以做成柔性器件,也可以做成半透明器件。
20年內(nèi)太陽能汽車有望實(shí)現(xiàn)商用
談及太陽電池的應(yīng)用,李永舫院士介紹道,從日常使用的計(jì)算器到共享單車,甚至是公園里面的座椅上,都有可能用到太陽能電池板。用得比較多的則是在建筑物的屋頂或外墻上,也就是所謂的“光伏建筑一體化”。“比如說雄安高鐵站建了一個(gè)光伏的屋頂,每年都有很大的發(fā)電量,可以為該站提供一定的電力供應(yīng)。”
他同時(shí)預(yù)測,再過十年、二十年,太陽能就可以用在汽車上,“就是汽車上可以鋪上太陽能電池板,平常在外面就可以充電。初期可以作為新能源汽車的一個(gè)補(bǔ)充,比如原來沒有太陽能電池能開100公里、200公里,用了太陽能可能開300公里。”
李永舫院士表示,在我國雙碳目標(biāo)下,光伏產(chǎn)業(yè)還有很大的發(fā)展空間。“清潔能源的全覆蓋,是我們?nèi)祟惖囊粋€(gè)愿景,我估計(jì)一百年左右可以實(shí)現(xiàn)。”
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太陽能汽車
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