美國國家可再生(sheng)能源(yuan)實驗(yan)室(NREL)的(de)(de)(de)研究(jiu)人員在日前(qian)進行的(de)(de)(de)一項(xiang)研究(jiu)中，模(mo)擬(ni)了提供全球脫碳所(suo)需的(de)(de)(de)60TW以上光伏組件的(de)可行(xing)途(tu)徑(jing)，并研究(jiu)了(le)顛(dian)覆性光伏技(ji)術可能對部署成本和市場機(ji)會帶來的(de)影(ying)響。

晶體硅和未(wei)來(lai)顛覆(fu)性技術的光伏部(bu)署(shu)率與全球脫碳時間的關系

聯合(he)國聲稱，如今全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)(qiu)已有100多個國家承諾到(dao)2050年實(shi)(shi)(shi)現(xian)碳(tan)中和目標。美國國家可再生能源(yuan)實(shi)(shi)(shi)驗室(shi)(NREL)的(de)研(yan)(yan)究(jiu)人員(yuan)最近進行的(de)一項研(yan)(yan)究(jiu)發現(xian)，要到(dao)2050年使用(yong)光(guang)(guang)伏系統(tong)實(shi)(shi)(shi)現(xian)全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)(qiu)電力系統(tong)的(de)完全(quan)(quan)脫碳(tan)，全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)(qiu)將需(xu)要累(lei)計安裝63.4TW的(de)光(guang)(guang)伏系統(tong)。該實(shi)(shi)(shi)驗室(shi)日前在(zai)行業雜志(zhi)上(shang)發表了一份(fen)名(ming)為《全(quan)(quan)球(qiu)(qiu)(qiu)脫碳(tan)的(de)光(guang)(guang)伏部署方案：顛(dian)覆性技術的(de)作用(yong)》研(yan)(yan)究(jiu)報告。

為了實(shi)現(xian)(xian)全球脫碳的(de)(de)(de)(de)目(mu)標(biao)，研究(jiu)人(ren)員(yuan)建立了提供60TW以上(shang)光(guang)伏(fu)組件(jian)的(de)(de)(de)(de)可(ke)(ke)行(xing)軌跡模(mo)型，并(bing)研究(jiu)了顛覆性技(ji)術(shu)對部(bu)署(shu)光(guang)伏(fu)系統的(de)(de)(de)(de)成本(ben)和(he)市場機(ji)會(hui)的(de)(de)(de)(de)影響。他們得到(dao)的(de)(de)(de)(de)結(jie)論(lun)是(shi)，在10到(dao)15年內，每年安裝(zhuang)的(de)(de)(de)(de)光(guang)伏(fu)系統裝(zhuang)機(ji)容(rong)量有(you)可(ke)(ke)能(neng)擴大(da)到(dao)每年所需(xu)的(de)(de)(de)(de)2.9TW到(dao)3.7TW，實(shi)現(xian)(xian)這(zhe)一目(mu)標(biao)將耗資(zi)6000～6600億(yi)美(mei)元(yuan)。該模(mo)型既包(bao)括現(xian)(xian)有(you)技(ji)術(shu)，也包(bao)括使用(yong)硅和(he)碲化鎘的(de)(de)(de)(de)成熟技(ji)術(shu)。根據該研究(jiu)的(de)(de)(de)(de)預(yu)測，顛覆性技(ji)術(shu)提供了1至2萬億(yi)美(mei)元(yuan)的(de)(de)(de)(de)市場機(ji)會(hui)，節省成本(ben)的(de)(de)(de)(de)潛(qian)力可(ke)(ke)能(neng)達到(dao)數千億(yi)美(mei)元(yuan)。

顛覆(fu)性(xing)(xing)技(ji)術包(bao)括(kuo)基于碲化鎘(CdTe)的光(guang)伏(fu)電(dian)池、鈣(gai)鈦礦和(he)(he)串聯(lian)光(guang)伏(fu)電(dian)池。美國國國家可再生(sheng)能源實驗室(NREL)在(zai)(zai)(zai)報告聲稱，美國光(guang)伏(fu)組(zu)件制造(zao)商First Solar公司(si)和(he)(he)Toledo solar等公司(si)生(sheng)產的CdTe光(guang)伏(fu)電(dian)池目前占美國光(guang)伏(fu)市場的16%左右(you)。鈣(gai)鈦礦光(guang)伏(fu)電(dian)池在(zai)(zai)(zai)長(chang)期耐用性(xing)(xing)方面(mian)存在(zai)(zai)(zai)挑戰，但它(ta)們在(zai)(zai)(zai)制造(zao)方面(mian)具(ju)有優勢，因為它(ta)們能夠以卷(juan)對卷(juan)的方式快(kuai)速且相對便宜地生(sheng)產。一(yi)些制造(zao)商開始生(sheng)產全(quan)鈣(gai)鈦礦串聯(lian)光(guang)伏(fu)電(dian)池，其中包(bao)括(kuo)TandemPV、CubicPV和(he)(he)OxfordPV等公司(si)。

根據美國國家可再(zai)生(sheng)能(neng)源實(shi)驗(yan)室(NREL)的(de)數據，串聯光伏電池和微(wei)型光伏組件的(de)效率高達31.25%。

美國(guo)國(guo)家可再生能源(yuan)實驗室(NREL)化(hua)學(xue)與納米科學(xue)中心主任Jao van de Lagemaat表(biao)示：“有(you)一(yi)些(xie)經濟(ji)(ji)上可行的方法可以達到所需(xu)的制造能力，生產(chan)出完全使世界(jie)能源(yuan)經濟(ji)(ji)脫碳所需(xu)的光伏系統。如果新興技術能夠及(ji)時(shi)實現商業化(hua)，它們可能會顯著地降(jiang)低部(bu)署成本(ben)。”

光伏系統(tong)的(de)部(bu)署(shu)。圖(tu)(a)由(you)于工廠的(de)延遲投資，光伏系統(tong)的(de)累積市場需求(qiu)由(you)Verhulst分布與(yu)時(shi)間(紅色(se))和(he)建模實現部(bu)署(shu)(藍(lan)色(se))。橙色(se)曲線(xian)表示光伏需求(qiu)和(he)供(gong)給(gei)之間的(de)缺口。圖(tu)(b)最低(di)資本支出(chu)總額與(yu)脫(tuo)碳時(shi)間相比，在全(quan)球實現脫(tuo)碳之前(qian)創造(zao)達到63.4TW的(de)制(zhi)造(zao)能(neng)力所需的(de)最低(di)資本支出(chu)總額。

預計(ji)到2050年實現(xian)安裝63.4TW光伏系(xi)統(tong)的(de)目標是目前全(quan)球累計(ji)安裝光伏系(xi)統(tong)裝機(ji)容量的(de)60倍(bei)。研究人員表(biao)示很可能實現(xian)這(zhe)(zhe)個(ge)目標，這(zhe)(zhe)是因為他們(men)假設投(tou)資(zi)者通過避免光伏項目(mu)擱(ge)淺來保護他們的投資。該模型表明，光(guang)伏制造業實現可持續增長是(shi)可能的，而顛(dian)覆性技術將在降低資本成本方面發揮重要作用。

另(ling)一(yi)個假設是，光伏組件的壽命將會大幅增加，可能從(cong)2020年的平均30年增加到2040年的50年。

van de Lagemaat指出，展望2050年(nian)至2060年(nian)，光伏(fu)系統退役和人口增長將成為全(quan)球(qiu)實現(xian)脫(tuo)碳目(mu)標之后(hou)需求(qiu)相(xiang)對溫和的驅動因素。

美國國家可再生(sheng)能源實驗室(shi)(NREL)的(de)內部實驗室(shi)指導研(yan)究(jiu)和開發計劃(hua)資助了這項研(yan)究(jiu)。