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《德国发明水晶球太阳能，发电量是普通太阳能的4倍以上！》

  • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
  • 编译者： guokm
  • 发布时间：2019-11-06

  • 太阳能作为一种不可再生能源和清洁能源，得到了许多国家的认可和开发，我们平时在路边的路灯以及安装在屋顶的太阳能热水器，这些都方便了我们的生活，这也是太阳能在我国广泛利用的最好证明。

    但是我们都知道，如今太阳能的电池板有很多的弊端，那就是不能全部的吸收利用，相当一部分的太阳能都没有得到开发，而且碰上阴天和雨天，就不能正常工作，这也是太阳能电池板，成本很高，但是收益却很少的原因吧。

    而德国近期发明了一种，能够完全吸收太阳能的电池板beta ray，让我们一起来看看吧。

    说它是电池板，还不如说它是个水晶球，因为整个电池板就是一个球体，而且是透明的他们这样设计的好处就是能够充分利用太阳能，360度无死角的吸收太阳能，然后将其转化为其他的能源。为什么能够360度无死角呢?

    原因就是太阳能照射进这个水晶球体内以后，就会在体内不断的反射光线，而每一次反射都会形成光，每一次反射也会带来能量。以此来看这个水晶球的发电量是普通太阳能发电量的4倍以上，如此算下来，我们一年的电费都省了下来。球面能够更好的吸收太阳能，从早上太阳升起到下午太阳下山，都能够吸收到太阳能，因此这也是为什么这款太阳能电池能够声称完全利用太阳能了。

    另外相信很多人，都会下意识的认为，太阳能之所以叫太阳能，那是因为只能利用太阳光的能量，令人意外的是这款太阳能电池板除了能够利用太阳能以外，在网上他也能够正常运行，虽然所收集到的能量并不是很多，但是总比没有强。只要晚上有月亮，这个水晶球就能够正常的运行收集光线进行转化为电能。

    听上去这款水晶球其实很好的，我们在想，我们中国啥时候也能够引进这么一款水晶球呢?毕竟现在的电费很贵，如果这款水晶球能在中国广泛使用，必定会省下很多的电费，相信很多人都还是会愿意买的。

    那么各位小伙伴觉得这款电池板水晶球如何呢?

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    • 改善日照条件，降成本、增能效就成为日本发展太阳能光电的关键问题。除扩大太阳能光伏发电的规模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不断提高太阳能光伏发电的能效。为此，日本的科研机构和企业正在致力于研发进一步提高太阳能光伏发电能效的技术和装置。 11月13日，《联合国气候变化框架公约》第26次缔约方大会(COP26)在英国的格拉斯哥闭幕，大会就《巴黎协定》实施细则等核心问题达成共识，标志着世界各国踏上全面应对气候变化的新征程。 日本首相岸田文雄在11月1日本国大选结束后的第二天便赶赴英国出席COP26世界领导人峰会并发表讲话，重申了前首相菅义伟在4月22日由美国主办的领导人气候峰会上宣布的日本减排目标：到2030年温室气体排放量比2013年减少46%，并努力挑战更高的50%，2050年实现碳中和。 日本要实现这一承诺目标，关键需要加大力量实现电力行业的减排。今年1月日本经济产业省公布的《2050年碳中和绿色增长战略》显示，电力行业仍然较多地依靠传统的燃煤燃气发电，二氧化碳排放量占比为37%，居各行业之首，日本也因此在COP26会议期间被全球环保团体“气候行动网络”颁发“石化奖”。 为解决这一减排关键难题，按时兑现减排目标，日本政府10月22日公布的第6版《能源基本计划》首次提出“最优先”发展可再生能源，提出到2030年可再生能源发电量的占比将达到36%～38%，大幅高于2018年公布的第5版计划所提出的22%～24%的目标。2019年日本的可再生能源占比仅为18%，因此需要加倍的努力，方能兑现承诺的减排目标。 1.将太阳能作为可再生能源的“主力军”。 可再生能源发电主要包括水能、风能和太阳能。 首先看水力发电，日本由于燃料资源匮乏，水力则成为其本土的主要发电资源。过去一个时期日本积极发展水电，1960年水电占比超过50%。后因进口石油价格低廉，转而积极发展火电，加之上世纪70年代大力发展核电，遂水电占比逐年下降，至2009年仅占6%。要在已经废弃的水电基础上重振水电，恐非日本的明智之选。 另外，气候变化引发的自然灾害及其次生灾害也是考量发展水电利弊的不可忽视的要素。例如，今年夏季巴西遭遇91年来最严重的旱灾，给水电敲响了警钟。 巴西可再生能源发电装机总量居南美国家之首，其中水电占比76.8%。据报道，这场旱灾导致巴西的水电站蓄水量严重不足，多座水电站无法足额发电，继而引发电价攀升，迫使巴西政府采取提高燃气等能源的价格、限电等措施。 巴西的这场旱灾及其引发的水电危机再次绷紧了世界畏惧气候变化的神经，使各国重新审视水力资源作为可再生能源发电的利弊，日本也或会从中有所汲取。 同样受气候变化捉弄的还有风能发电。风电是欧洲各国为实现减排目标发展可再生能源发电的重要选项之一，但是，今年夏季以来欧洲的风量减弱，使欧洲的风电遭受打击。受“风灾”影响今夏欧盟的风电总量比去年减少7%，其中西班牙是“重灾区”。 西班牙被誉为“脱碳先进国家”，在其电能结构中，风电占据20%的较大比例。受此次“风灾”影响，9月份的风电量比去年同期减少20%。由于受灾减少的电力需要由只占30%的天然气火电来弥补，所以引起了西班牙的天然气价格和电价暴涨，9月份生活用电价格同比上涨35%。西班牙的“风灾”及其次生灾害的影响深度波及欧洲，一定程度助推了欧洲的能源危机。 一般认为太阳光同样会受气候变化的左右，冬季光照减少，太阳能光伏发电量随之下降。例如，去年12月至今年1月日本曾一度供电紧张，其原因被指“光电量减少”。但是，日本经济产业省的实证结果表明，太阳光(对光伏发电)的影响几乎可以忽略不计，主要原因是枯水期导致水电量下降。因此，太阳能光伏发电受气候变化的影响比我们想象的少得多。 鉴于以上巴西的水电和西班牙的风电以及日本的光电典型案例，日本的第6版《能源基本计划》将36%～38%的可再生能源比例划分为：太阳能14%～16%、风能5%、水能11%，这一配比不无道理。从这一比例可以看出，日本将太阳能确定为可再生能源的“主力军”。 2.依靠科技力量提高太阳能光伏发电的能效。 据中国能源信息平台的资料，截至2019年日本的太阳能光伏发电装机达到6184万千瓦，仅占当时可再生能源的7.2%，未来有很大的发展空间。但是，日本的太阳能光伏发电低能效以及由此产生的电价过高等问题，是阻碍太阳能光伏发电发展的瓶颈。 为解决这一瓶颈问题，日本政府于2009年11月就启动了“太阳能发电富余电量收购制度”，并于2012年7月1日开始实行“固定电价收购政策”，以鼓励企业和民间大力发展和使用包括太阳能在内的可再生能源发电。这些政策有效促进了可再生能源发电领域的投资，到2018年底，可再生能源发电装机增长了4600万千瓦，其中居民太阳能光电增长了583万千瓦，非居民太阳能光电增长了3722万千瓦。 为了降低太阳能光电的收购价格，日本政府从2017年开始对2兆以上容量的太阳能光伏发电实施竞价机制。通过竞价，中标价由2017年11月的17.2～21.0日元/千瓦时下降至2019年9月的10.5～13.99日元/千瓦时。 尽管日本官方、企业和民众为发展太阳能光伏发电作出了一系列的努力，但是，其太阳能光伏发电的成本仍然较大幅度地高于美国、中国等国家。根据国际可再生能源机构(IRENA)的统计，日本的太阳能光伏发电的成本为1千瓦时/13.5日元，是中国(5日元)、美国(6.5日元)的2倍多，比法国和德国高出80%。 因此，改善日照条件，降成本、增能效就成为日本发展太阳能光电的关键问题。除扩大太阳能光伏发电的规模、增加其用地以外，更重要的是依靠科技力量不断提高太阳能光伏发电的能效。为此，日本的科研机构和企业正在致力于研发进一步提高太阳能光伏发电能效的技术和装置。 据日本学者藤和彦撰文介绍，东京大学先端科学技术研究中心冈田至崇教授的研究小组正在研发利用量子点理论完成光电转换的“量子点太阳电池”。 据科技资料介绍，量子点太阳能电池是第三代太阳能光伏电池，也是最新、最尖端的太阳能电池之一，在普通太阳能电池之中引入纳米技术与量子力学理论。与其他吸光材料相比，量子点具有独特的优势：量子尺寸效应。通过改变半导体量子点的大小，可以使太阳能电池吸收特定波长的光线，即小量子点吸收短波长的光，而大量子点吸收长波长的光，增大了吸收系数，提高了光电转换效率。大量理论计算和实验研究表明，量子点太阳能光伏电池在未来的太阳能转换电能中显示出巨大的发展前景。 另外，日本爱知县一宫市的一家风投企业(MCCQUANTA)研发出一种装置，安装在现有的太阳能光伏板可提高其2倍的发电能效，并于10月下旬批量生产。 这一装置也是通过应用量子现象，更多地提取太阳光照射在光伏板产生的电子，以提高光电转换的能效。据称，这一装置如果被广泛使用，“即使不增加用地也可增加2倍的发电量，还可降低一半的成本”。 COP26期间，与会领导人签署了《格拉斯哥气候公约》。公约要求各国加紧努力，逐步减少不使用技术控制二氧化碳排放的发电厂，倡导可再生能源发电，并呼吁结束低效的化石燃料补贴。 当今世界减碳、绿色、可再生已经成为潮流，在潮流的推动下，在目标的引导下，在政策的支持下，无论是日本，还是世界各国，都将有越来越多的资源源源不断地涌入减碳、绿色、可再生领域，鼓励、支持、推动更多的科研人员和企业研发出更多、更好、更高效的可再生能源产品，保护地球，造福人类。
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  • 《大气污染使中国太阳能发电量损失13%》
    • 来源专题：中国科学院文献情报先进能源知识资源中心 |领域情报网
    • 编译者：guokm
    • 发布时间：2019-07-11
    • 据国外媒体的一项最新分析显示：中国如能清理“朦胧”的天空，或将让国内规模巨大的太阳能电池板发电装机容量增加 13%，并带来数十亿美元的额外收入。瑞士苏黎世联邦理工学院的巴特·斯威茨(Bart Sweerts)从分布在中国各地的 119 个观测站获取了 1960 年到 2015 年之间的太阳辐射数据，并将其与二氧化硫和炭黑的排放数据相结合，用以调查人为因素造成的气溶胶使太阳能电池板的最大输出减弱了多少。相关研究发表在Nature Energy 杂志上。斯威茨和他的同事们发现：在这 55 年间，空气污染使潜在的太阳能发电减少了约 13%。 目前，放眼世界，中国的太阳能发电装机容量比其他任意一个国家都多。今年年初一家中国光伏行业组织表示，中国在 2018 年新增太阳能发电装机容量约为 43 千兆瓦(GW)，同比下降 18%。不过，中国光伏产业协会(CPIA)表示，到 2018 年底，中国新一代光伏发电装机容量已经超过 170 千兆瓦。但与此同时，中国也是世界上大气污染问题比较严重的国家之一。 近年来，中国政府已开始着手处理大气污染问题并取得了相应的成果。2013 年 9 月，国务院公布了《大气污染防治行动计划》，提出在未来 5 年改善全国空气质量。到 2017 年底，中国已经实现了该《行动计划》中几乎所有主要目标。 而现在，我们知道这样治理大气污染也会带来很大的经济效益：因为晴朗的天空可以提高太阳能电池板的发电潜力。 1965 年 ～ 2015 年中国太阳能的利用率变化曲线(利用率指太阳能电池板的实际输出功率与最大输出功率之比)(来源：Bart Sweerts /Nature Energy) 根据研究推测，在 2016 年可能导致了 14 太瓦时(即 14 万亿瓦/小时)的发电量损失，这相当于突尼斯全国的年发电量。到 2030 年，预计中国的太阳能发电装机容量将比 2016 年增长 3 倍以上，届时这一数字很可能跃升至 74 太瓦时，相当于孟加拉国目前的总发电量。 如果没有大气污染，2016 年可新增的电力带来的价值可达 19 亿美元，而 2030 年的价值或将达到 67 亿美元。“这是相当大规模的电量和数十亿美元收入的损失。即使对于中国这样的国家来说，这个数字也是相当可观的。”斯威茨说。 早在 2017 年，也有类似研究指出了相似的结果。美国杜克大学、印度理工学院甘地讷格尔分校等机构的研究人员合作，分析了空气中的悬浮颗粒以及它们在太阳能电池板上形成的积尘对发电效率的影响。其结果表明，空气中的尘土和人造污染物会严重损害太阳能发电设备的效率，一些地区损失幅度超过 25%，装机容量较大的中国、印度和阿拉伯半岛等国家和地区受害最重。中国支持各地区在城市住宅或其他建筑上部署太阳能发电设备，但由于大气污染等相关问题，这些城市里的太阳能电池板受到了较为严重的打击。而且，人口密度越高的地区，大气污染问题也严重，所以相应的太阳能电池板的发电效率就越差。根据斯威茨的研究，他发现在 2010 年至 2015 年期间大气污染问题出现了“小逆转”，这表示中国政府对环境问题的治理初见成效。但他也警告说：“这距离研究开始时期的大气状况还差得很远。”大气污染的治理既关系到民生问题，也影响经济的发展，是需要长期得到关注和重视的。
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