自1883年美国发明家查尔斯 · 弗里茨（Charles Fritts）创造出第一块太阳能电池以来，太阳能技术取得了长足的进步。

弗里茨所使用的设备效率并不高，仅仅能将其吸收到的极少量的阳光转化为电能，大约为1%～2%。如今的太阳能电池（通常以硅为基体材料）平均能够将其吸收到的大约22%的阳光转化为电能。更高效的太阳能电池意味着每块太阳能电池板都可以产生更多电能，从而节省所需的材料和土地。

然而，制造硅太阳能电池也是需要消耗大量能源的过程。专家警告说，到2030年，可再生能源的生产能力必须增加至现在的三倍，才能将全球变暖控制在1.5°C以内，而太阳能预计将在其中扮演重要角色，因此该行业正在加速提高其技术的效率。

钙钛矿技术

近期的突破主要源自钙钛矿。钙钛矿是一种晶体化合物，科学家认为，对钙钛矿的利用是一种颇有前景的太阳能电池板技术。这是因为钙钛矿可以被制成对太阳光谱中不同颜色产生响应的材料，这意味着当它们与另一种材料（如硅）结合时，可以从同一设备中输出更多电能。

由于更易制造、成本更低且柔性更好，钙钛矿正成为越来越多研究和投资的焦点，包括德国、沙特阿拉伯和中国在内的全球各地的组织都在努力研发能呈现最佳效率、最强耐用性和最低成本的钙钛矿变体。

在《自然》（Nature）杂志最近发表的一项研究中，中国太阳能电池组件制造商隆基绿能介绍了其在钙钛矿-硅串联太阳能电池方面取得的进展。这类电池通过在标准硅电池之上层叠超薄的钙钛矿电池来工作。通过隆基绿能所说的“一系列技术突破”——改善电池间的结构耦合和确保有效的电荷传输——该公司“实验性”地实现了33.9%的认证功率转换效率。隆基绿能表示，这创下了这类电池的记录，也是一个研究里程碑，因为它突破了单结太阳能电池的理论极限。

发电材料

这些创纪录的电池非常小，只有1平方厘米，而且是在实验室中制造的。但研究人员表示，它们具有巨大潜力，因此他们正致力于将这些高效率引入商用尺寸的电池上。

专家们对其他形式的钙钛矿也表示看好。这是因为钙钛矿可以被制成油墨，印刷在任何物体上，也可以被制成线，编织成布料、袋子或建筑材料。

牛津大学的科学家利用钙钛矿开发出一种发电材料，据他们称，这种材料足够轻薄且柔性足够好，可以应用于手机、汽车等日常物品上。该材料经独立认证，能效超过27%。

随着对太阳能电池板未来发展的研究持续进行，人们还需要努力应对诸多挑战，包括提取和加工该技术所需矿物的可持续性问题。但牛津大学的专家表示，这类研究最终可能会催生新的产业，即利用现有建筑、车辆和物体制造材料，以生成廉价且可持续的太阳能。

人工智能与量子技术优化对太阳能的利用

其他创新还探索了将太阳能发电融入城市环境的方法，包括太阳能窗户。这些窗户采用了一种透明的太阳能技术，能吸收紫外线和红外线，并将其转化为可再生能源，在此基础上，这些窗户可以将摩天大楼转变为“太阳能发电站”，目前已经安装在美国和欧洲等地的一些建筑中。

研究人员还在研发可以在黑暗中工作，或者利用雨水落在电池板上产生的摩擦力来发电的电池板，以克服太阳能的一个关键问题。与此同时，人工智能正被用于优化“太阳能发电站”的效率，世界经济论坛的报告《量子技术助力社会：实现可持续发展目标的雄心壮志》也指出，量子技术被认定有能力推动太阳能电池设计的进步。

无论如何，科学家表示，太阳能有望在2050年前成为全球的主要能源。但要使其更高效、更实惠和更具可持续性，相关研究仍至关重要。

资料来源  World Economic Forum