[国际]太阳能电池如何变得更让人用得起

据斯普特尼克新闻社和广播电台的斯普特尼克新闻报道，几十年来，太阳能电池一直是全世界学者关注的焦点。许多专家认为，人类离太阳能领域的真正革命不远了。除了传统的硅电池技术，钙钛矿也使用。斯普特尼克新闻社&电台和电台记者与以色列内盖夫本古里安大学教授、光电和太阳能领域的世界级专家叶夫根尼·卡茨(Yevgeny Katz)进行了交谈，了解了太阳能电池在不久的将来将如何运行，以及等待人类的是什么。
Yevgeny Adolfovich，近年来关于光电子学的讨论很多。早在2016年，就预测2017年可能成为超高光电转换效率钙钛矿太阳能电池的转折点。革命发生了吗？人们对钙钛矿的关注程度有什么关系？
—我们是见证人，即使这不是一场革命，我们也在基于有机-无机半导体新家族——有机-无机金属卤化物钙钛矿的高效太阳能电池技术的发展中实现了最强有力的革命性飞跃。

如果2007年这些仪器的能效不超过3%，那么太阳能最重要的指标已经超过24%。这是非常高的，相当接近最常见的基于晶体硅的太阳能电池的创纪录的能量效率。

在这种情况下，大家都明白钙钛矿电池会很便宜，因为这种薄膜仪器中几乎所有的活性层都可以在打印机中从溶解的混合物中打印出来。
但是人们对这项新技术的主要兴趣与此无关。今天工业市场打压晶体硅太阳能电池，效率几乎达到理论极限，不清楚下一步该何去何从。
光伏电池的出现改变了这种情况:人们试图建造所谓的串联太阳能电池或双层太阳能电池。实际上它由两部分组成:上部是光电(对于入射的太阳光线)，下部是硅。
所有的快乐都是喷便宜的钙钛矿电池几乎不会增加硅仪器的价格，但是可以大大提高它们的能效。如果今天硅电池的能效记录是26%左右，那么系列钙钛矿硅电池的记录是28%。也就是说，我们已经跨越了独特的心理障碍，正在认真讨论把串联电池的能效提高到30%和35%的可能性。
什么都发生了，革命就真的发生了！主要兴趣和这个有关！因此，全世界成百上千的实验室都在从事这一领域的工作，并在工业和半工业样品的研究和制造方面投入巨资。
是什么抑制了钙钛矿革命？
—在我看来，钙钛矿电池的主要缺点是在阳光的作用下会迅速降解。
硅电池的使用寿命为25年，光伏电池的使用寿命为24年。这是制约该技术工业应用的主要不足。
我们试图提高这些仪器的运行稳定性。我们的任务是制造高效率和长寿命相结合的电池。因此，有必要了解降解的物理化学机制。
除了硅和钙钛矿，还有其他技术的太阳能电池吗？
—在实验室一级有许多使用各种半导体材料、有机和无机材料以及仪器结构的方案。长期以来，工业上同时开发和应用了许多技术。但今天，在电力工业生产中，硅基太阳能电池完全占据主导地位。
是什么让普通人在太阳能电池中使用串联技术:是更便宜还是更环保？
-的确，电价更便宜。从环保的角度来说，一切并不意味着只有一件事。光电元件中含有铅，但铅不是元素周期表中的生态元素。所以现在试着替换结构中的铅。但是即使在今天的薄膜钙钛矿技术中，铅含量也高于使用铅进行电池焊接的硅技术。在我看来，这里最重要的问题是电池的稳定性。
许多国家都在研究钙钛矿，并试图利用它。俄罗斯能平等参加这场比赛吗？俄罗斯国立研究型大学莫斯科钢铁及合金研究所在这里可能会起到什么作用？
-美国和苏联曾经在光伏太阳能电池制造技术上处于领先地位。这无疑是由飞船供电的必要性决定的。1958年，苏联发射第一颗卫星仅一年后，也就是美国人首次演示硅太阳能电池四年后，苏联和美国都发射了由太阳能电池供电的卫星，分别是3号卫星和先锋1号卫星。
苏联在创纪录的短时间内建立了光电产业。专注于这些研究的是阿尔卡迪·帕夫洛维奇·朗克曼。我认为今天说这个名字是公平的。当然，还有诺贝尔奖获得者若列斯·伊万诺维奇·阿尔费罗夫，他在实验中研究了异质结和砷化镓多转换太阳能电池。
俄罗斯重建后，学术科学和应用科学，以及技术密集型生产都经历了严重的危机(也许危机还在继续)。年轻人不能养家。他们要么转行，要么离开祖国。
今天的科学是一个国际社会，顾名思义，它是国际性的。不可能限制思想和人员从一个国家流向另一个国家。这方面的任何措施都对科学有害。
但为学者回国创造条件是可能的，也是重要的。我看到了这方面的积极进展。首先是巨额资助制度，这有助于吸引外国著名学者在俄罗斯建立先进的研究实验室。
例如，俄罗斯国立研究大学莫斯科钢铁及合金研究所向光电研究的世界级领军人物之一阿尔多·迪卡洛伸出了橄榄枝。他三年的使命是在这里建立一个钙钛矿太阳能电池的研究和生产实验室。我特别喜欢这个，因为我1982年毕业于莫斯科钢铁及合金学院，也正是在这里，我在谢苗·萨姆·伊罗维奇·戈列利克教授的指导下开始了我的光电研究生涯。
skoltech是俄罗斯巨额赠款制度的另一个成功参与者。顺便说一句，俄罗斯钙钛矿科学当之无愧的领袖、多年的同事和合著者帕维尔·特罗申教授领导的团队在那里工作。
我认为俄罗斯的主要潜力在于大脑，在智力层面，首先是大学生和青年学者的智力。任务是保持这种潜力。否则，实验室不会成功建立，新技术也不会成功发明。
钙钛矿技术普及到什么程度？照明、激光、屏幕用的是同一个钙钛矿技术吗？
—术语钙钛矿以catio3命名。今天，许多晶格类似这种矿物结构的材料被称为钙钛矿。因此，它们具有很高的通用性，可以用于各种领域。比如像问金属用在哪里。然而，其他仪器甚至是建立在太阳能电池中使用的金属卤素光电器件的基础上，如发光二极管、激光器和各种传感器。

许多阳光不足的国家认为太阳能电池在他们国家的条件下效率低下。光电技术的应用会改变这种情况吗？
——要求所谓阳光直射的技术在北方国家并不容易使用，因为云的吸收和散射会大大降低阳光的强度。但是也有散射光。如果有很多钙钛矿，太阳能电池会运行得更好，但是如果光线不足，太阳能电池仍然可以运行。
既然太阳能电池已经变得如此便宜，它的使用对任何国家都是有益的。如果光电的理念成功实现，太阳能电池的能效会有所提高，这样会更有利。
本次采访是在俄罗斯国立技术研究大学莫斯科钢铁研究所举办的第20届纳米结构中与光物质相关的物理导光材料国际会议(plmcn-2019)期间完成的。