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【太阳能电池】技术提升能源、资源效率 - 专家期待新能源产业配套建起资源化产业链
浏览次数:【698】  发布日期:2024-6-18 19:32:46    文章分类:财经资讯   
专题:太阳能电池】 【褚君浩】 【光电转换】 【新能源产业
 

  “最基本的‘碳中和’和‘绿色经济’是提高能源效率和资源效率。”最近,中国科学院院士褚君浩在“绿色杨浦·技术赋能——绿色前沿技术发展论坛”上表示。

  在推进“双碳”目标实现、发展绿色经济的进程中,低碳技术饰演了核心驱动的角色。

  褚君浩介绍道,低碳技术主要包含减碳技术、无碳技术、去碳技术三类:减碳技术如节能减排、油气资源的清洁开发、煤层气的勘探与开发等,无碳技术如核能、 太阳能风能 、生物质能等技术,去碳技术主要是指碳封存技术。

  其中,以 太阳能 技术为代表的 新能源 技术在满足人类能源需求的同时,也通过资源回收满足了日益增长的资源需求。

  同济大学环境科学与工程学院教授、非洲科学院院士李风亭在接受21世纪经济报道记者采访时表示, 新能源 行业会发生大量含氟的废水,关键在于引发的危废要处置得好,要资源化。“以前是贴钱处理废弃物,技术的进步正推动资源化。”

  技术提升能源效率

  提升能源效率不仅是科学问题,还是技术问题。

  以光伏电池为例,褚君浩介绍道,光电转换的过程涉及光生载流子(电子和空穴)的发生、分离、传输和最终的电荷收集。但如果光伏电池材料的质量欠安,包含大量缺陷中心,会造成光生载流子在未被收集前就迅速复合消失,对电池性能发生严重不良影响。“既要把电池功率原理把握明白,又要在工艺上做得非常杰出,效率就可以提得很高。”

  围绕光电转化效率,目前光伏科学与技术正在攻坚三大方向:将目前产业化单结太阳电池24%的光电转换效率提升到25%—30%;将目前民用化钙钛矿及其叠层 太阳能 电池27%的光电转换效率提升到30%—35%;将目前超高效多结叠层 太阳能 电池34%的光电转换效率提升到35%—40%。

  对于 太阳能 电池发展,褚君浩认为有两个进展值得关注:一是钙钛矿结构 太阳能 电池。硅基 太阳能 电池技术经过数十年的发展,转换效率已经突破了26%的大关。但钙钛矿 太阳能 电池通过短短几年的发展,实验室制备的钙钛矿 太阳能 电池的转换效率就已经迫近了26%。“当前仍存在稳定性问题,稳定性不好会衰减。”

  二是高效率多结 太阳能 电池。褚君浩指出,这种电池含有多个PN结,一些顶尖的多结 太阳能 电池已经实现了超过35%的转换效率。

  “能源互联网中也有很大的产业机会。”褚君浩还表示,智能化分布式能源全面的发展也有助于提高能源效率。如在《第叁次工业革命》一书中,能源互联网和信息互联网被视为对等的两个基础设施,共同构成了支撑第叁次工业革命的核心体系。

  技术提升资源效率

  2016年起,乘用车生产企业开始执行对电池、电机等核心部件提供8年或12万公里质保。因此在2024年,我国迎来了首批动力电池“脱保”,也面临着越来越大的电池回收需求。

  李风亭向记者表示,电池原料的生产和废弃电池回收利用中,最核心的就是分离技术:如果分离和提纯技术足够好,很多贵金属,例如锂、镍、钴等金属,可以接近实现100%循环利用。

  据统计,强化 动力电池回收 ,每年可满足国内 新能源 汽车20%的锂、25%的钴、11%的镍的资源需求,降低 新能源 关键原材料的对外依存度。

  另外在生产环节,电池原料生产过程会发生大量氢氟酸和盐酸的混合物。原本这种含低于1%氢氟酸的30%盐酸是难以处理的废酸,但若把氢氟酸分离出来,把氢氟酸浓度降到相应标准,就可以提纯生产得到工业级盐酸同时获得氢氟酸(市场上售价达6000元/吨),实现两种酸的高价值利用。

  “前几年 安徽省江苏省 都出台了文件控制污水处理厂的氟离子,是因为 新能源 产业遍地开花,氢氟酸的大量利用发生了大量的含氟废水。”李风亭指出,但氢氟酸可以和铝和钙离子反应形成氟化铝和氟化钙。目前几乎所有企业都是把这些固体作为固废填埋,实际上氟化铝和氟化钙都是珍贵的资源,氟化钙可以循环利用,氟化钙还可以和硫酸反应,再次形成氢氟酸。

  在他看来,涉及电池材料、光伏加工和芯片清洗进程中的氟元素的产业链将来一定会建起来,不然 新能源 产业会形成大量固废。

  李风亭坦言,高新技术企业其实不是没有污染,关键在于引发的危废要处置得好,要资源化——分离出有效成分后再回到源头生产,或是生产其它产品创造更高价值。对于企业而言,废弃物少了,也实现了清洁生产。“以前是贴钱处理废弃物,如今是推动资源化。”

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