太阳能光伏发电装机容量在美国（及其他地区）正迅速增长。根据太阳能产业协会（SEIA）的数据，仅在过去十年中，太阳能市场每年就增长了24%。美国目前已安装了149吉瓦的太阳能发电能力，理论上可以为2600万户家庭供电。未来也充满希望，SEIA和Wood Mackenzie预测，太阳能市场将在五年内增长两倍，到2028年装机容量将达到378吉瓦。2022年，全球太阳能发电量为1.2万亿瓦。
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太阳能开发和投资对于建设一个更清洁、更可持续的未来至关重要，因为这项技术可以在不排放危害地球的温室气体的同时生产大量能源。这项技术近年来取得了长足的进步（并且从19世纪的早期阶段突飞猛进），但普通太阳能电池板的平均效率仍约为15-20%。这意味着从我们最喜爱的恒星那里照射下来的原始能量约有80-85%被浪费了。更不用说，作为最常见的部署光伏技术，硅太阳能电池的理论效率极限约为29%。
多年来，科学家们一直在努力解决这个问题。美国国家可再生能源实验室（NREL）的一个团队制造了一个效率高达47%的电池板，但不幸的是，该型号的成本对于主流应用来说太高了。然而，在7月6日发表于《科学》杂志的两篇独立论文中，两组不同的研究人员发现了一种为硅太阳能电池板提供急需的提升的方法——钙钛矿。
根据华盛顿大学的说法，钙钛矿是一种矿物，其晶体结构与钛酸钙相同，但可以由多种不同的元素组成，以满足不同目的。它们也是一种相当不错的太阳能电池板半导体，实验室记录效率为25.2%。
这两支团队将钙钛矿与硅配对，制造了叠层太阳能电池。这些技术并非全是新的——第一个是在2009年开发的，香港的一个团队能够在2016年将效率提高到约25%。但是，现在科学家们正在达到更高的水平。
在一项研究中，瑞士洛桑联邦理工学院的Xin Yu Chin及其团队使用了钙钛矿顶层电池和硅底层电池，并在电池加工过程中添加了膦酸添加剂。他们的电池达到了31%的效率。
另一支团队由亥姆霍兹联合会柏林马特里艾尔与能源中心（Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie）的Silvia Mariotti领导，使用了一种名为哌嗪碘化物的离子液体来增强他们的叠层太阳能电池，实现了高达32.5%的效率。
“跨越这个门槛，让我们有信心将高性能、低成本的光伏产品推向市场，”没有参与这项研究的材料科学研究员Stefaan de Wolf和Erkan Aydin在《科学》杂志上发表的相关观点文章中写道。
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欧洲以外的竞争也在升温——沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学教授De Wolf声称，他的团队在今年早些时候的一次尚未发表的叠层电池测试运行中达到了33.7%的效率。中国一家生产全球大部分太阳能电池板的公司隆基（LONGi）上个月宣布，他们开发了一种效率为33.5%的叠层太阳能电池板。
尽管这一切令人兴奋，但这仅仅是开始。我们需要更多的清洁能源来减少温室气体排放，以保持地球宜居。
“跨越30%的门槛，让我们有信心将高性能、低成本的光伏产品推向市场，”De Wolf在接受《卫报》采访时表示。“然而，为了避免与全球变暖相关的灾难性情景，到2050年，总装机容量需要增加到约75太瓦。”
