专家正努力提高太阳能技术的电力转换率。
采用钙钛矿的电池板等创新技术已展现出良好前景。
世界经济论坛的一份报告还指出，量子计算或有助于设计效率更高的电池板。
自纽约发明家查尔斯·弗里茨制造出第一块太阳能电池以来，太阳能技术取得了长足进步。
他的装置效率并不高，只能将吸收的极少部分阳光转化为电能，约为1%至2%。如今的太阳能电池通常以硅为基础，能够将平均约22%的吸收阳光转化为电能。效率更高的太阳能电池意味着每块太阳能电池板都能产生更多电力，从而节省材料和所需土地。
制造硅太阳能电池也是一个能耗密集型过程。专家警告称，到2030年，可再生能源发电能力必须增至目前的三倍，才能将全球变暖限制在1.5°C以内。预计太阳能将发挥重要作用，因此该行业正加紧提高相关技术的效率。
钙钛矿技术
近期的突破来自钙钛矿——这是一类晶体化合物，科学家认为它们是太阳能电池板的一项有前景的技术。这是因为它们可以经过设计，响应太阳光谱中的不同颜色，这意味着将其与硅等其他材料结合后，同一装置就能产生更多电力。
钙钛矿更易制造、成本更低且更具柔性，因此受到越来越多的研究和投资。全球各地的机构，包括德国、沙特阿拉伯和中国的机构，都在努力寻找效率最高、耐久性最强且成本最低的钙钛矿变体。
中国太阳能组件制造商隆基在近期发表于《自然》杂志的研究中，介绍了其钙钛矿-硅叠层太阳能电池取得的进展。这种电池通过在标准硅电池上方叠加一层超薄钙钛矿电池来工作。
隆基称，通过一系列技术突破，包括改善电池之间的结构耦合并确保电荷高效传输，公司已通过“实验”实现经认证的33.9%转换效率。该公司表示，这一效率创下了此类电池的纪录，也是一项研究里程碑，因为它超过了单结太阳能电池的理论极限。
世界经济论坛如何推动清洁能源转型？
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发电材料
这些创纪录的电池尺寸极小，面积为1cm2，且是在实验室中制造的。但研究人员表示，它们潜力巨大，目前正努力将这种效率水平应用于商业尺寸的电池。
专家认为，钙钛矿的其他形态也很有前景。由于它可以制成墨水，因此既可以印刷在任何物体上，也可以制成细丝，织入织物、袋子或建筑材料中。
牛津大学的科学家利用钙钛矿开发出一种发电材料，据称这种材料足够薄且柔韧，可以应用于手机和汽车等日常物品。经独立认证，该材料的能源效率超过27%。
随着太阳能电池板未来发展的研究不断推进，还需要应对一些挑战，包括技术所需矿物的开采和加工是否可持续。
但牛津大学的专家表示，这类研究最终可能催生一个新兴产业，利用现有建筑、车辆和物品制造材料，以生产廉价、可持续的太阳能。
利用人工智能和量子技术优化太阳能的使用
其他创新探索了将太阳能发电融入城市环境，包括太阳能窗户。这类窗户采用透明太阳能技术，吸收紫外线和红外线并将其转化为可再生电力，有望将摩天大楼变成太阳能农场；目前，美国和欧洲等地的建筑中已安装了这类窗户。
研究人员还在开发能够解决太阳能在黑暗中无法工作的关键问题的电池板，或利用雨水落在电池板上产生的摩擦来发电。与此同时，人工智能正被用于优化太阳能农场的效率；世界经济论坛报告《量子技术造福社会：实现可持续发展目标的宏伟愿景》则指出，量子技术有望推动太阳能电池设计取得进展。
科学家表示，无论创新如何发展，太阳能有望在2050年前成为全球最主要的电力来源。但要让太阳能更加高效、经济且可持续，相关研究至关重要。
