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近几十年的研究和发展已经生产出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1000太瓦时的电能。光伏设备的设计和性能的改进，以及通过光伏组件、电池和制造的创新研究实现的成本的显著下降，加速了这一部署。
在接下来的几十年里，光伏部署必须大幅增长，达到几太瓦(TW)的规模，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《设备》杂志上一篇新文章的主要观点，“太阳能未来的光伏设备创新”。这篇文章由美国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能源转型的重要性。
“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，”NREL国家光伏中心主任、该论文的主要作者南希·海格尔(Nancy Haegel)说。“即使是看起来很小的变化，比如效率提高一两个百分点，实际上也会对太瓦规模产生巨大影响。”
这篇论文着眼于太阳能电池的过去和未来。作者回顾了太阳能电池创新的四种完全商业化技术的最新进展和未来机会:用于空间和硅(Si)的III-V多结太阳能电池，碲化镉(CdTe)和用于地面发电的铜铟镓二硒化(CIGS)。
哈格尔说:“这些类型的光伏设备已经有了令人难以置信的创新，这些创新对过去十年太阳能的发展至关重要。”“展望未来，我们希望这将激励光伏社区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、降低成本和提高可靠性上。但在多tw的生产规模下，新的挑战，如材料可用性、供应链、嵌入式能源和二氧化碳(CO2)，开始影响光伏产业。
“一些最令人兴奋的创新领域——除了提高效率，这一直很重要——包括减少使用稀缺材料，开发循环技术，以及获得低成本的双结设备，”哈格尔说。
未来研究的另一个关键方向是太阳能电池的“耦合”。
Haegel解释说:“在设备方面，耦合两种或多种材料来制造低成本的串联设备正变得越来越重要。”“在系统方面，光伏的未来将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相结合，包括运输、储存、工业过程和建筑供暖和制冷的电气化。”
《设备》杂志主编马歇尔·布伦南(Marshall Brennan)说:“我的目标是用《设备》来突出跨学科的贡献，它需要真正把一个设备从一个创新的想法变成一种对现实世界产生影响的技术。”
“南希和她的同事们所做的贡献完美地概括了我们希望实现的目标:了解有助于在挑战方面取得真正进展并影响全球公民生活的技术，同时为如何解决新技术在扩展过程中面临的各种问题提供背景。此外，NREL的使命是使用创造性的解决方案来解决能源挑战，这与Device所代表的理念是一致的，所以我很高兴有机会在期刊的早期建立这种联系。”
Haegel补充说:“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的第一版中有光伏设备的文章，我们希望它能激励新人加入这个领域，并在太阳能电池方面取得新的进展。”
更多信息:Pierre Verlinden等人，太阳能未来的光伏设备创新，device(2023)。引文:光伏设备创新对未来能源系统的全球影响(2023,July 27)检索自https://techxplore.com/news/2023-07-photovoltaic-device-poised-global-impact.html。本文受版权保护。除为私人学习或研究目的而进行的任何公平交易外，未经书面许可，不得转载任何部分。内容仅供参考之用。
