盡管特朗普慷慨激昂，但TVA龐大的1150兆瓦天堂3煤廠近日退休，這一消息提醒人們，煤炭的日子已經(jīng)過去。

天然氣成了煤炭的“禍害”。現(xiàn)在，下一代鈣鈦礦太陽能電池很可能把一顆釘子釘在“煤棺材”里。早在5月，美國能源部（DOE）可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）成立了一個(gè)名為“美國鈣鈦礦聯(lián)盟制造美國地圖”的財(cái)團(tuán)，旨在快速跟蹤市場低成本鈣鈦礦太陽能電池的開發(fā)。

這一合作似乎取得了成果，該財(cái)團(tuán)近期宣布，鈣鈦礦技術(shù)的高度鼓勵(lì)性進(jìn)展，可將鈣鈦礦太陽能電池的效率從目前的25%提高到夢幻的66%。硅板現(xiàn)在幾乎統(tǒng)治著太陽能領(lǐng)域，90%以上的面板是使用多功能元件制造的。硅光伏電池有其優(yōu)點(diǎn)：它們非常結(jié)實(shí)，安裝相對(duì)容易。由于制造方法的進(jìn)步，它們也變得不那么昂貴，特別是在過去十年里，尤其是在中國工廠建造的多晶面板。

然而，它們?nèi)匀挥幸粋€(gè)顯著的缺點(diǎn)：硅光伏電池板效率相當(dāng)?shù)停?jīng)濟(jì)的型號(hào)僅能根據(jù)放置、定位和天氣條件等因素來管理7%-16%的能效。事實(shí)上，太陽能電池已經(jīng)存在了60多年，但是商業(yè)硅還幾乎沒有勉強(qiáng)進(jìn)入25%的范圍，達(dá)到了理論上的30%。這種令人悲哀的情況是因?yàn)楣杳姘迨腔诰A而不是薄膜的，這使得它們更加堅(jiān)固和耐用。然而，權(quán)衡是效率。

為了滿足世界快速增長的能源需求，實(shí)現(xiàn)有助于減緩氣候變化影響的去碳化目標(biāo)，實(shí)際上需要數(shù)十年時(shí)間才能建造和安裝足夠的硅光伏電池板。顯然，這是太慢了，我們的目的是不可行，因?yàn)槲覀冎挥?0年的時(shí)間采取行動(dòng)，以避免不可逆轉(zhuǎn)和災(zāi)難性的氣候變化。多年來，科學(xué)家們一直在試驗(yàn)替代晶體結(jié)構(gòu)，這種晶體結(jié)構(gòu)可以讓類似尺寸的面板捕捉更多的能量。直到現(xiàn)在，很少有設(shè)計(jì)能在商業(yè)上可行。

薄膜光伏電池板可以吸收更多的光，從而產(chǎn)生更多的能量。這些面板可以廉價(jià)快速制造，在更短的時(shí)間內(nèi)滿足更多的能源需求。有幾種不同類型的薄膜，它們都有點(diǎn)不同于標(biāo)準(zhǔn)晶體硅（c-si）光伏板。非晶硅（a-Si）面板是古老的薄膜形式：化學(xué)蒸汽將一薄層硅沉積到玻璃或塑料上，產(chǎn)生一種低重量的面板，其節(jié)能性不高，管理13.6%。然后，有碲化鎘（CdTe）面板，利用玻璃上的鎘顆粒來生產(chǎn)的面板。其缺點(diǎn)是金屬鎘有毒，且難以大量生產(chǎn)。

這些面板通常采用蒸發(fā)技術(shù)生產(chǎn)：粒子過熱，蒸汽被噴射到堅(jiān)硬的表面，如玻璃。它們很薄，但不像目前占據(jù)市場主導(dǎo)地位的c-si面板那樣可靠或耐用。鈣鈦礦迄今為止已被證明是前途的，現(xiàn)在已經(jīng)成功打破了玻璃天花板的效率。鈣鈦礦是以俄羅斯地質(zhì)學(xué)家利奧·佩羅夫斯基命名的晶體家族。它們具有一組特性，使它們成為太陽能電池的潛在組成部分：高超導(dǎo)性、磁阻和鐵電。鈣鈦礦薄膜光伏電池板可以吸收來自更廣泛波長的光，從相同的太陽強(qiáng)度產(chǎn)生更多的電能。

2012年，科學(xué)家們終于成功制造出薄膜鈣鈦礦太陽能電池，效率超過10%。但從那時(shí)起，新型鈣鈦礦電池設(shè)計(jì)的效率突飛猛進(jìn)：模型可以達(dá)到20%+，所有這些都來自于一個(gè)薄膜電池（理論上）比厚膜硅面板更容易制造和更便宜。在牛津大學(xué)，研究人員的效率達(dá)到了25%；一個(gè)德國研究團(tuán)隊(duì)的效率達(dá)到了21.6%，而2018年12月，牛津?qū)嶒?yàn)室的效率達(dá)到了28%，創(chuàng)下了新紀(jì)錄。

美國可再生能源實(shí)驗(yàn)室NREL通過在硅太陽能電池上放置鈣鈦礦來制造一種多結(jié)太陽能電池，從而制造出一種復(fù)合硅鈣鈦礦電池，新電池的效率為27%，而僅使用硅時(shí)效率僅為21%。而現(xiàn)在重大的突破是：美國能源部科學(xué)和能源實(shí)驗(yàn)室橡樹嶺實(shí)驗(yàn)室宣布發(fā)現(xiàn)新型熱載體鈣鈦礦太陽能電池，其轉(zhuǎn)換效率可接近66%。根據(jù)ORNL的說法，“這一發(fā)現(xiàn)可以改進(jìn)新型的熱載體太陽能電池，這種電池比傳統(tǒng)太陽能電池更有效地將陽光轉(zhuǎn)化為電能，在它們失去能量轉(zhuǎn)化為熱能之前，利用光生電荷載體。”

目前還沒有關(guān)于產(chǎn)品價(jià)格點(diǎn)或何時(shí)上市的消息。盡管如此，ORNL表示，它已經(jīng)接近商業(yè)化的現(xiàn)實(shí)，并且在不久的將來可以應(yīng)用于其他現(xiàn)實(shí)世界的應(yīng)用，如固態(tài)照明、動(dòng)態(tài)傳感和驅(qū)動(dòng)、高級(jí)輻射探測、量子信息科學(xué)和光催化。這個(gè)時(shí)機(jī)似乎也很好，因?yàn)槲磥韼资辏柨赡軐⒅鲗?dǎo)電力領(lǐng)域。