最近，一些非常奇怪的太阳能技术引起了我的注意。在你面前的
是三种适合各种魔术师的新装置：
一种涂层，有朝一日可以将物体转变为微型太阳能电池板，
一种记忆合金，可以将面板转变为不同的形状，以及一种染料，可以将
太阳能电池板转变为……性能更好的太阳能电池板。太阳能电池板。每一点点都很重要。
这些概念可能暂时无法转化为可用的技术。但随着太阳能的
部署和商业化继续快速进展，
花点时间停下来盯着科学家们
一路上发现的奇怪的小东西仍然很有趣。它们可能会在未来带来一些有趣的发展。
那么，这些实验背后的故事是什么？它们真的能产生任何实用的东西吗？
我是马特·费雷尔……欢迎来到《未定》。该视频由 Incogni 为您带来。
曾经看过化学演示并想到古代炼金术，
或者看到科技博览会上的精彩节目并想知道它是否会
在某个时候被称为巫术？科学和魔法之间的界限可能会变得模糊，
尤其是当新技术看起来非常奇怪时。但对于实验室研究人员来说，这只是
又一天的工作。我必须更深入地研究这些发展，因为……好吧，你会看到的。
钙钛矿在这个频道上出现很多，这是有充分理由的：它们功能强大，
实验室效率达到 25%，这比我们通常在商业硅太阳能电池中看到的要高一些
。但他们仍在进步。但这不仅仅关乎效率；还关乎效率。
钙钛矿薄、柔韧且用途广泛，可实现一些突破性的用例。
牛津大学物理系的研究人员开发了一种超薄钙钛矿
涂层，厚度仅超过一微米，比硅晶片薄近 150 倍。通常，
将电池制作得如此薄，效率会降低约 7% 至 18%，但牛津大学
通过多结电池解决了这个问题，通过堆叠层来捕获更多的光谱并提高
效率。可以将其想象为将一堆互补的太阳能电池分层放置，所有太阳能电池都针对不同
波长的光进行调整。它们一起工作，可以捕获更多的光谱，
从而从一定量的阳光中获得更多的能量。
牛津大学的新型柔性钙钛矿在实验室条件下达到了 27% 的效率，这一点已得到
日本国家先进工业科学技术研究所 (AIST) 的验证。这
可能只是一个开始。牛津团队的 Shuaifeng Hu 指出，他们的器件
在短短五年内就从 6% 的效率跃升至 27%，这表明
通过进一步的多结调整，未来的迭代可能会超过 45%。如果他们能成功的话，那将是令人难以置信的。
这一切都很好，但也并不奇怪，对吧？ 一段时间以来，
人们都知道钙钛矿的 性能优于硅。 虽然 45% 的效率可能会改变游戏规则，但
它仍然只是“可能”。那么，让我们变得奇怪吧。牛津大学团队相信这种超薄涂层
可以将日常物品变成太阳能电池板。正如团队成员王俊科所说：
“我们可以设想将钙钛矿涂层应用于更广泛类型的表面，以
产生廉价的太阳能，例如汽车和建筑物的屋顶，甚至
手机的背面。如果可以通过这种方式产生更多的太阳能，我们可以预见，
从长远来看，使用硅板或建造越来越多太阳能发电场的需求将会减少。”
2010 年至 2021 年间，太阳能成本下降了 80% 以上
，而且随着制造技术的进步和太阳能的普及，
成本还将继续下降。目前（以及可预见的未来），
建设太阳能发电场最昂贵的部分是为所有光伏组件购买大片土地
。牛津大学团队的理论是，使用钙钛矿使光伏发电在
更多地方变得更高效，有助于减少大量的土地需求。牛津团队表示，他们的
技术可能会对从公用事业、建筑到汽车制造等各个领域产生重大影响。
现在让我们进行一些跨维度旅行。通常，太阳能电池的
统计数据反映了理想条件下的可能性——阳光直射、
完美的温度和原始的实验室设置。但在现实世界中，
尤其是在家里，光伏发电面临着云、树木、灰尘、雪等遮挡光线的因素。
那么，当太阳能电池的条件不太理想时，我们如何才能充分利用它们呢？韩国
电工研究院 (KERI) 的科学家提出了一个建议：这个。
尽管外观如此，这并不是 LeMarchand 盒子，
也不是来自 Hellraiser 的东西，但它也同样奇怪。这是最新的三维
变形光伏组件。当然，大多数太阳能电池板已经存在三个维度，
但像这样的“3D模块”旨在从多个
方向收集太阳能，而不仅仅是一个（或两个，在双面太阳能电池板的情况下）。
光伏发电如何在不太理想的条件下收集更多的光？让我们回顾一下现实世界的场景：
太阳和地球在不断移动，因此优化太阳能电池板的排列是关键。在
北半球，这通常意味着将面板指向南方。但是，如果一棵树、
一座小山或一个大广告牌挡住了路怎么办？或者您的房子缺乏足够的
朝南屋顶空间？我自己也遇到过这个问题。
有一些解决方法，但它们并不
完美。您可以在不太理想的地方添加更多面板，或者使用太阳能跟踪
设备来最大限度地捕获阳光。然而，这两种选择都会增加成本。
这让我们回到 KERI 正在开发的 3D 太阳能模块。凭借其
多维结构，这些模块可以捕获来自多个方向的光，
从而在不太理想的条件下最大化能量。 这就像
在屋顶上添加更多面板的 蛮力 方法，但有所不同。
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和大家对该频道的支持。回到 KERI 对太阳能的有趣转变。
KERI 的早期设计使用由三角形制成的半柔性光伏组件，连接到金属织物上
，可以像折纸一样折叠，从而可以部署在非常规的位置——长凳、遮阳篷，
甚至电线杆。在此基础上，研究人员开发了一种记忆
合金，让光伏电池无需电机即可跟随太阳，转变为 3D 形状
以捕获来自各个角度的光线。它不是擎天柱，但它是一个聪明的变压器，
与整天朝南的平坦、固定的光伏发电相比，效率提高了 60%。
KERI 没有将他们的设备与其他太阳追踪器进行比较，
因此他们将自己放在最好的位置 - 双关语。但与机动跟踪器不同的是，
KERI 的 PV 避免了这些额外的故障点。
对你来说还不够奇怪吗？现在，KERI 的最新研究“阴影
和室内的电力：漫射光条件下的太阳能电池”探索了城市和室内环境中存在多少漫射光
——从云层、闪亮的建筑物、
汽车和墙壁等室内表面反射和桌子。这是一篇理论性很强的论文，
但作者的研究结果指出，城市 和室内条件
下的漫射光比您最初预期的要多得多 。 首先，漫射光穿过
云层。它反射在附近闪亮的玻璃、钢铁和抛光的石头外表上
建筑物。它从过往的汽车上弹开。城市里有各种各样的电灯，
所有的光都从室内的各种表面（例如桌子和墙壁）反射。
尽管研究重点是 2D PV，但 KERI 表示下一步将是 3D 模块
。如果光线从各个奇怪的角度射入，形状可改变的 3D PV 可以充分利用它。
虽然我一直对那些将自己的设备作为解决方案的研究持怀疑态度，但如果
KERI 的技术得到验证，它可能会为光伏在不太理想的条件下正常工作铺平道路。
说到查看某些内容，请检查您是否订阅了该频道。我
收到了很多来自人们的消息，他们认为自己已订阅，但实际上并未订阅。如果您
认为我已经获得了它，那么订阅并按下通知铃不仅有助于确保您
不会错过任何视频，而且还有助于万能的 YouTube 算法。无论如何，进入下一个……
灵活性很棒，但是带有一点墨水的太阳能电池怎么样？不是
纹身，而是一种将更多光线集中到太阳能电池中的染料。这就是
波兰西里西亚理工大学的研究人员发明的。
这些染料浓缩器细胞与染料敏化细胞 (DSSC) 相似，
但有一个关键区别。通常，太阳能电池板的工作原理是将硅暴露在阳光下，
使电子和“空穴”松动。如果我们能够在它们沉淀之前捕获它们，我们就可以获得
可用的电流。把它想象成一场台球游戏。想象母球是
阳光，桌子上的其余部分是我们的电子和空穴。母球击中架子，
使那些固体和条纹飞舞，如果我们足够熟练 - 或者只是幸运 - 我们会将
一些落入口袋并得分......换句话说，是可用的电流。
DSSC 使用光敏染料代替硅，由于 染料对光更敏感，
因此更容易释放电子 。 半导体层（通常是二氧化钛）有助于保持这些
电子的移动。使用染料就像用较轻的斯诺克台球打台球一样。如果你的
光子突破镜头与架子相连，那么较轻的重量将使其更容易获得
更多的移动，因此你更有可能将一些东西放入其中一个口袋并得分。
DSSC 专注于电子，而染料浓缩器则专注于光子。它们的
作用就像透镜一样，可以更有效地将光线聚焦到细胞表面，
从而更容易从各个角度捕获光线。这就像在
台球桌上放置一个漏斗（不建议在酒吧使用），引导球直接入袋。
在这项研究中，红色染料平均使发电量提高了 1.21%。这听起来可能不多，
但每一分都很重要。染料浓缩器也比 DSSC 更容易制造，
后者需要复杂的制造并且不易扩展。集中者
只专注于他们的一项工作。研究人员解释说：
“这些染料被用作将太阳辐射集中到硅电池上的元素；
它们本身不发电，
因此不需要经历一系列化学反应，
表现出能够连接到导体表面的特性，或具有氧化还原特性。”
由于聚光器不需要直射阳光，因此非常适合光线分散的地区，
例如多云的中欧。即使在云层频繁的地区，紫外线仍然很丰富，
染料浓缩器有助于捕获这种漫射光，
这为不太理想的条件提供了更多机会。
好处不仅仅限于多云的天空。即使在每平方米 1,000 瓦 (W/m^2)（
典型晴天的辐照度）下，效率提升范围也在 0.1% 到 1.1% 之间，具体取决于染料
类型、颜色和温度。然而，并非所有变量都显示出改善；四种配置
降低了弱光 (200 W/m^2) 下的效率。尽管如此，发光的红色染料持续
提高了性能，增幅达到峰值 1.21%——这是将城镇涂成红色的充分理由。
西里西亚团队希望染料浓缩器能够提高太阳能电池板的效率，
减少对更多电池板的需求并减少光伏废物。硅可能储量丰富，
但晶圆生产过程中材料损失高达 40%，因此任何减少都是值得的。
那么，这些技术离上市还有多远呢？事实是，它们都处于
开发的早期阶段，在接近
商业化之前还有很多障碍需要克服。不要指望很快就能看到它们，但这并不会让它们变得
不那么令人兴奋——这些创新正在为潜在的革命性事物奠定基础。
KERI 团队将他们的 3D 太阳能设计描述为“概念车”——一种
挑战现有规范但并不意味着直接投入生产的原型车。他们
相信，他们的核心理念可以激发下一代产品的灵感，即使它们并没有
完全按照现在的样子投放市场。考虑到复杂性，这种方法是有意义的。
以类似的方式，西里西亚大学的研究人员承认，虽然他们的染料
浓缩器具有明显的潜力，但几个“关键方面”仍处于研究阶段。
他们正在努力优化布局，调整聚光器与光伏组件的比例
，并开发稳定、耐用、环保
且生产成本低廉的染料。你知道，简单的事情。他们还指出，用聚光器替换部分
光伏电池会降低整体效率，使其最适合漫射
光条件或利大于弊的大型光伏系统。 至于牛津大学的钙钛矿研究，该材料
臭名昭著的稳定性问题 仍然没有明确的答案 。
然而，牛津光伏公司（牛津光伏公司是该大学的子公司）声称其串联
电池将“达到或超过所有行业的寿命预期”，并且已经开始在其德国工厂大规模
生产这些钙钛矿硅电池。 世界首创 。
牛津光伏公司刚刚将其钙钛矿串联模块商业化，
虽然我们无法确认他们是否正在与研究团队分享见解，但这并不奇怪。
在我们太得意忘形之前，让我们先回到现实，
并重申，尽管这些奇怪的光伏技术令人兴奋，但它们仍处于早期
开发阶段。没有办法知道我们何时或是否会在野外看到这些东西。
商业化之路上充斥着看似坚如磐石但从未
真正成功的技术。我希望所有这些奇怪而奇妙的光伏现象能够成功地驾驭它，
因为如果它们做到了，那就意味着更多的太阳能。太阳能越多越好。
但你觉得呢？这些研究领域中的哪些引起了您的注意？请发表
评论并让我知道，并务必收听我的后续播客（仍待确定），我们将
在其中继续对话。一如既往地感谢我的赞助人一直以来的
支持……您的帮助确实有助于保持这个频道的运转。我们下一篇见。