九游官网入口:日本光伏量子产率突破100%除了眼馋还能干啥?

  目前光伏最高转换效率的世界记录是47.6%,而常见的晶硅光伏转换效率只有大约26%,是我国隆基绿能的产品。但日本最近在《美国化学会期刊》上发表一项技术,可以实现光能倍增,使量子产率达到约130%,突破了传统100%的上限。这有可能会带来光伏技术的大突破。

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  一般来说,光伏的转换效率不可能超过100%,因为总会有光子被浪费掉。从微观上来说,光伏发电的原理是光子照射到半导体上,激发出一个电子,然后产生电流。但一个光子最多激发出一个电子,如果光子能量太小,甚至一个电子都激发不出来;而如果光子能量过大,超过了激发一个电子的需求,那多余的能量也只会以热的形式浪费掉,而不可能出现一个光子激发两个电子的现象。

  所以太阳能电池通常只能利用约1/3的阳光,这一上限被称为“肖克利—奎瑟极限”。目前主流的晶硅光伏,光电转换效率差不多26%,正好在这一极限附近。

  但日本九州大学与德国约翰内斯·古腾堡大学科研团队合作,开发出一种基于钼的金属复合物,可以通过单重态裂变(Singlet Fission, SF),让高能单重态激子分裂为两个低能三重态激子,理论上将能量翻倍。利用该原理,可以突破100%的量子产率。日本在实验室中已经做到了130%,每吸收一个光子,约1.3个钼基复合物被激发,十分诱人。如果应用在光伏上,那将会带来革命性的突破。

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  面对日本这一突破,我们不能光眼馋,有没有什么能做的呢?日本这次用的材料是钼基金属复合物,而我国钼资源储量世界第一,约占了全球30.8%。正如日本半导体产业发达,但是我们控制镓锗一样,如今日本搞出了这个“光能倍增术”,但是我们控制着钼资源。

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  钼跟铬是同族元素,它的单质是一种银白色金属,硬而坚韧,跟铬一样主要应用领域都是钢铁。但除了钢铁,钼在核能、光伏上也有应用。日本这次的突破,本质上也是钼在光伏上的应用。钼在光伏上的传统应用主要是薄膜太阳能,使用钼薄膜或二硫化钼薄膜,可以与玻璃基底良好结合,提高转化率。日本这次对钼的使用,本质上也是提升转化率,只不过提升的程度有些惊人。

  我国的钼资源主要掌握在紫金矿业、金钼股份、洛阳钼业等公司手里,尤其是紫金矿业,钼储量占了全国约30%。所以当今世界的钼资源格局大致是,紫金矿业占了中国钼储量的30%,而中国又占了世界钼储量的30%。算下来,紫金矿业的钼储量,居然占了全球9%。

  但虽然中国是钼资源大国,但其实中国还是钼净进口国,主要是特种钢、高温合金、光伏、氢能需求剧增。从2025年2月4日,商务部第10号文已经把钼列为出口管制物项,同期列入的还有钨、碲、铋、铟。管制是管制了,九游官方入口但这里解决的,应该还主要是自身钼资源短缺问题,要限制其他国家的钼资源难度还比较大,因为钼资源排名第二的是美国,并且占了全球22.5%。

  所以在钼资源上,我国还无法像镓锗一样,做到扼住全球咽喉,而顶多是通过管制确保自己的资源安全,让其不成为自己的卡脖子项目。日本这次搞出的“光能倍增术”潜力巨大,相信我国科学家也会很快跟进。如果能率先实现量产,那么靠着巨大的钼资源优势,相信我国的光伏地位一定会更加牢固。