日本着力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(MCC QUANTA)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。