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绿色建筑的新闻

美国能源部发现太阳能发电成本大幅下降

研究集中在一种名为钙钛矿的具有巨大潜力的新型人造材料上

美国住宅太阳能市场的主导产品是用硅片制造的组件但美国能源部(Department of Energy)正在资助一种有前景的新型半导体的研究,这种半导体有望在未来10年将成本降至每安装瓦特1美元,约为当前成本的三分之一。照片由Alex Wilson提供。

美国能源部已获得1.28亿美元的赠款旨在降低太阳能发电的成本从当前水平的4.6美分每千瓦小时3美分每千瓦时4年和2美分每千瓦时,到2030年,将最初的时间表由五年。

能源部长詹妮弗·格兰霍姆(Jennifer Granholm)所说的“这一首次资金激增”,是拜登(Biden)政府到2035年完全过渡到清洁能源的目标的一部分。

近三分之一的资金——4000万美元——被指定用于研究一种名为钙钛矿该部门所说,该部门可以用于制造薄膜太阳能电池,以常规硅细胞的成本。在今天的实验室条件下,效率从少于十年前的大约10%涨幅超过了25%。当与硅组合使用时,钙钛矿细胞已经达到29%的效率,而不是仅硅。

这笔资金将用于22个研究项目,其中大部分在大学、国家可再生能源实验室和少数私人研究公司。另外还有1400万美元用于建立一个测试中心,该中心将验证钙钛矿太阳能电池的性能——这是一个由NREL和桑迪亚国家实验室领导的项目。

该部门还表示将拨款300万美元,用于“钙钛矿启动奖,旨在将这些太阳能电池的生产从实验室转移到商业生产的激励措施。

同时宣布的还有这些项目:

  • 由NREL领导的一个财团将获得2000万美元,用于开发使用碲化镉(CdTe)制成的更便宜的薄膜电池。这种类型的太阳能电池目前占美国太阳能安装总量的20%左右。能源部希望这笔资金将有助于降低CdTe电池的制造成本,并帮助美国制造商在全球太阳能市场获得更大的份额。
  • 700万美元用于研究,通过改进连接器、逆变器、电缆和机架等组件,将硅基光伏电池的寿命从大约30年延长到50年。
  • 3300万美元用于浓缩太阳能电源(CSP)植物更可靠,更高效。
  • 向桑迪亚国家实验室提供2500万美元,用于建设下一代CSP发电厂,并帮助到2030年将CSP发电成本降低到每千瓦时5美分。

住宅太阳能1美元一瓦

该声明的重点是降低公用事业规模的太阳能电力的成本,但能源部也希望在未来10年里,住宅用太阳能的成本将大幅下降。太阳能技术办公室副主任加勒特·尼尔森(Garrett Nilsen)表示,该部门希望到2030年成本能降至每千瓦时5美分。他说,安装成本应该达到每瓦特1美元左右。目前,扣除联邦税收抵免后的平均成本为每瓦特2.81美元能源圣人

虽然硅太阳能组件可能仍然是一个强大的市场力量,钙钛矿可以发挥作用,以降低成本的消费者随着时间的推移。尼尔森说,对这种材料的研究在5到10年前就开始了,迄今为止,他们的成功虽然令人印象深刻,但只是在一个样本只有几平方英寸的实验室中取得的。

他在视频通话中表示:“在这段时间里,我们看到了在实验室规模上,材料本身的效率和其他性能指标方面的巨大进步。”“我们现在关注的是如何将基于实验室的承诺转化为商业环境。我们该如何制造这些东西,确保它们稳定可靠,并能根据需要使用20年或30年甚至更长时间?”

目前还没有基于钙钛矿的太阳能组件,可能还需要5到10年的时间。Nilsen说,最近宣布的一些拨款将用于帮助将该技术推向商业规模制造的公司,但在消费者可能看到这些新模块之前,还有很多工作要做。

基于钙钛矿的模块的主要魅力在于成本较低。这种材料比硅晶圆更便宜,制造时的能源消耗也更少,而且它可能有助于更自动化的制造,比如在玻璃上直接印刷或沉积薄膜,这也有助于降低成本。

他说:“当我们继续考虑提高性能或采用新的制造工艺来降低成本时,我们就从整体上增加了光伏材料的寿命。”“这都是为了降低成本。有些人会出于气候或其他原因使用太阳能,但主要是出于经济原因。”

当被问及这种新型材料最终是否会取代硅作为住宅太阳能组件的原材料时,Nilsen补充说:“很难断定现有的材料会失败。如果你回到5年或10年,有其他的材料集在实验室有一些非常好的性能,但最终,当涉及到制造,他们不能继续。与此同时,硅的成本继续下降到10年前所没有预料到的水平。而这也带来了性能的提升。”

当Nilsen的办公室致力于早期的研究和发展时,他说能源部也在致力于另外两个可能减缓光伏广泛采用的问题:非硬件或的“软”成本现在占消费者总成本的三分之二的太阳能互连的问题这可能会使可再生能源与现有公用事业电网的整合复杂化。


Scott Gibson是Green Building Advisor的特约撰稿人良好的住宅建筑杂志。

4评论

  1. 约翰的前景||# 1

    谢谢你的文章。

    (编辑:拼写错误修正在文章)

  2. 乔恩·R||# 2

    >公用事业规模的太阳能电力从目前的水平4.6美分每千瓦…到2030年每千瓦时2美分

    我很好奇这是如何与(从其他来源)一致的。“沙特阿拉伯的第二轮光伏投标创下了0.0104美元/千瓦时的世界新低”或“2019年全国平均水平电力购买协议(PPA)价格跌至24美元/兆瓦时”。

    无论合适的数字如何,它应该有意义地设计清洁/便宜的阳光(和Windy)的电力。

  3. SierraWayfarer||# 3

    第一太阳能公司,已经是碲化镉的王者和太阳能电池板的成本/瓦特领导者(上次我看到)也在钙钛矿的研究。沃尔玛的沃尔顿家族中有一位是第一太阳能公司的天使投资人。仍然持有大量股份。可能是个放钱的好地方。

  4. 删除||# 4

    “删除”

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