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光伏已成为绿色能源的主力担当,但光伏发电的问题也很明显,那就是需要光照。天气可以晴空万里,也可以风雨如晦,常规光伏到了阴雨天就没辙了。但近期西班牙塞维利亚材料科学研究所开发出一种技术,可以同时捕获太阳和雨水能量。

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其实这个装置的原理也很简单,就是在钙钛矿电池表面,沉积了一层约100纳米厚的保护薄膜。这层保护膜一方面可以保护电池化学性能,增强其光吸收能力;另一方面能通过摩擦接触生电,将雨滴动能瞬间转化为电流。

雨滴打在光伏面板上有动能,将这个动能转化为电能并不难,利用压电材料就能实现;但西班牙这次实现的,看上去并不是单纯利用雨滴打击面板的动能发电,而同时利用了雨滴与材料的摩擦,以及雨滴和涂层间的电子转移。那这个发电效率能有多高?该团队实验显示,单个雨滴撞击可激发出高达110伏的电压,足以点亮小型便携设备。

这听着有点儿科幻,如果单纯靠雨滴撞击的动能,应该是做不到的。单个雨滴的撞击动能并不大,并且撞击是在“瞬间”完成的,要点亮小型便携设备估计不太可能。所以该技术的核心,全在那层“约100纳米厚的保护薄膜”上。该薄膜所用的材料是氟化聚合物(CFₓ),具有透明、超疏水、强摩擦电的特性,并且还有惊人的环境耐受性,即便浸入水中,该设备也能持续为LED电路等简单电子设备供电。

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那这种氟化聚合物(CFₓ)材料我国能生产吗?通用氟聚合物(PTFE、PVDF、FEP等)国内肯定能生产,并且产能国际领先。但西班牙这次技术的重点,是用等离子体技术在钙钛矿电池表面沉积了一层约100纳米厚的氟化聚合物(CFₓ)薄膜,这就不是单纯的材料生产,而是钙钛矿电池生产时配套的加工技术,这个目前肯定是没有的。

但单说这个薄膜沉积技术,在光伏、半导体领域用的其实非常普遍,并不是什么高科技,我国要跟进应该不是什么难题。目前可能的难题是,钙钛矿光伏还不成熟,该技术是否能从钙钛矿光伏移植到成熟的晶硅光伏上?

从媒体报道看,氟化聚合物(CFₓ)涂层的发电能力,与钙钛矿是解绑的,移植到晶硅光伏上应该不是问题。但问题在于,氟化聚合物(CFₓ)的透光能力,是否能达到当前晶硅光伏透光材料的水平。如果透光能力达不到,影响了光伏发电效率,那可能就得不偿失了。

目前我国的晶硅光伏电站,主要布局在新疆、内蒙等少雨地区,需要应对雨天的场景并不多。所以该技术适用的地方,应该是我国南方地区,这里晴天日照强、夏季又多雨,利用这种技术确实可以起到“全天候”发电的效果。

其实我更期待的是,该技术与光伏解绑,成为独立的技术。设想一下,如果这种材料能做成雨衣,那雨衣就有了发电能力。发的电不管用来保暖也好,用来照明也好,在一些极端场景下应该会有大用途。所以西班牙这个“光伏+雨水”发电技术,应该只是一个开始,后面会激发出更多技术!

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