钙钛矿太阳能电池—这项突破需要进入市场

最初发表在《太阳之恋》上。

Varun Sivaram，Samuel Stranks和Henry Snaith为《科学美国人》写了一篇文章，内容涉及钙钛矿型太阳能电池的奇妙之处，它们在实验室中具有惊人的成就。Sivaram说：“我们中的任何人都相信这是自60年前太阳能电池首次发明以来该领域的最大突破。”这是为什么？

Vox表示：“将来，太阳能将不仅来自屋顶上笨重的蓝色面板。明天的太阳能电池板将是透明，轻便，灵活和超高效的。我们将可以在它们上面盖上带状疱疹，天窗或窗户，而且费用和贴墙纸一样便宜。”与常规太阳能技术相比，它们的一个主要优点是可以将其设计为对许多不同波长的光做出反应。这样一来，他们就可以将更多的阳光转化为电能。

哇！那是一些非常令人兴奋的东西。为什么我们现在没有钙钛矿太阳能电池板？一个答案是，实验室的性能和实际的性能之间通常会有巨大的差异。另一件事是，许多钙钛矿太阳能电池都使用铅作为主要成分。在有水分的情况下，它们会迅速恶化。硅太阳能电池可能笨重，但可以使用25年或更长时间。

Siravam说，很少有科学家致力于解决这些问题。相反，他们致力于在实验室中建立新的太阳能电池效率记录。为什么？因为新的记录可以成为头条新闻，而头条新闻就是他们的学术论文在领先的科学期刊上发表的原因。基础研究基本上没有报道，因为它不够性感。如果您今天是科学家，那么您的第一要务就是发表。应用研究仅需等待。

Sarivam与Vox谈论的另一个现象是他所说的障碍vs桥梁困境。当前技术可以充当新技术的桥梁或阻碍其被接受的障碍。一个障碍是，制造商已经投入了数十亿美元来创建制造硅基太阳能电池板的工厂，并且他们需要时间来收回投资。

他这样解释道：“随着专注于硅的公司扩大其制造业务并创造规模经济，没有规模的较小竞争者进入市场就变得更加困难，即使他们拥有一项技术，可能会具有优越的成本和性能。”

Sarivam认为，锂离子电池可能是技术的另一个例子，这对目前正在开发的更复杂的电池构成了障碍。建造锂离子工厂所需的投资（例如特斯拉在里诺外的Gigafactory投资的50亿美元）将需要数十年的时间才能摊销。在此之前，制造商一直强烈希望不要轻易让新技术在市场上站稳脚跟。

新技术必须在开发周期中弥合两个所谓的“死亡谷”，才能达到市场生存能力。萨里瓦姆认为，政府的适当作用是为那些危险时期提供桥梁。

“然后，就可以启用桥梁，这可以通过解决新技术的两个死亡谷来实现。死亡的第一谷是基础研究和原型制造。公众对R＆D的支持只是灌篮。另一个是示范支持，这是至关重要的。政府填补了私人投资者过于规避风险的空白-从将技术从原型扩展到试点规模再到工厂规模。这涉及进行一些相当大的风险投资。”

他以最近的太阳能电池板制造商Solyndra为例，该公司烧掉了数十亿美元的政府贷款，然后破产了。他认为，如果把钱花在10家追求新技术解决方案的公司中，钱本来会更好。他补充说，美国能源部今天分配给太阳能电池板研究的资金有80％用于改善现有硅太阳能电池板的努力。仅20％被用于促进钙钛矿等新技术的研究。他希望看到这个比例逆转。

公共政策也直接影响到电能工业。运作了100年的垄断模式现在可能成为创新的障碍。也许有必要对该政策进行重新审查。最大的问题是，传统公用事业公司在发电站和电网基础设施方面投资了数万亿美元。他们不会简单地冲销该投资。任何重组能源市场的计划都必须为这个棘手的问题提供解决方案。

综上所述，有许多因素共同导致了新技术的延迟或脱轨，尽管它可能更具成本效益和效率。钙钛矿是人类寻求丰富，可负担的可再生能源的答案吗？这需要很多人在公共部门和私营部门共同努力才能找到答案。

注意：VarunSivaram现在是外交关系委员会的道格拉斯·狄龙研究员。