再生能源发展日益快速, 其中太阳能略胜一筹, 丰厚的太阳光照得以满足人类每年的需求. 不过太阳能仍有三大问题阻碍其快速发展.
1电池成本
非营利智库的科学技术专家Varun Sivaram表示, 若太阳能要满足全球30%的电力, 其每瓦价格必须从一美元降至25美分.
Sivaram博士认为, 要降低太阳能成本的方法就是将钙钛矿电池(perovskite cell)商业化, 目前市场上主流的太阳能电池仍为硅晶电池, 不过其成本较高; 而钙钛矿电池的制程温度较硅晶电电池低, 价格也较低廉, 其光转换效率也从研发之初的3.8%到现在可以达到25%.
此外, 钙钛矿太阳能电池还可滚压制成具有弹性的彩色薄膜, 应用广泛, 有美国研究团队就以硅钛矿为材料研发出太阳能变色窗.
不过钙钛矿太阳能电池离商业化还有一段距离, 而稳定性为其必须克服的一大缺点, 钙钛矿晶体容易在潮湿的环境下分解, 影响电池的稳定度; 另一个问题是电池体积大小, 目前的钙钛矿太阳能电池仅有指甲般的大小, 科学家也尚未研发出大体积同时保有高效率的电池.
Sivaram博士补充, 钙钛矿太阳能电池虽前景看好, 不过能源产业投入的研发资金过少, 很难将其推向商业化市场.
能源公司仅将其1%至2%的获利投入研发, 而半导体公司投入研发的资金大约是能源公司十倍之多. 美国联邦政府每年投入再生能源的研究预算仅50亿美元, 这样的速度大概在2020年前会被中国的能源研究经费超越.
2电力管理
太阳能属于间歇性能源, 其发电高峰的需电量通常不高, 而在用电量最高的时刻反而发电量较低. 电网的不足也使得过多的电力必须分送给其他国家; 以美国加州为例, 其太阳能发电占该州10%, 每当在太阳能发电过多时电网无法负荷, 因此必须将多余的电分送给其他州.
其中一种解决得办法是使用大规模的储能系统, 不过电池成本目前仍算高, 难以达成规模化. 根据美国能源部的资料显示, 电池仅占电网储能的1.7%, 其余的都以抽水蓄能电站处理.
加州奇点大学(Singularity University)能源环境讲师, 天使投资人Ramez Naam表示, 针对该问题最直接的解决方案是建置更分散, 更大的电网. 以美国为例, 目前有三大电网包含东部, 西部和德州电网, 最理想的情况下是将这些电网与新的高压电箱连接, 不过这有可能会造成管理权责上的混乱.
3间接成本
有部分人认为, 阻碍太阳能发展的是技术层面问题, 然而设置太阳能厂的 '间接成本' (soft cost)也相当高, 包含项目设计, 建设核可, 选址和电网连结等工作.
美国能源部估计, 间接成本占太阳能电厂建置总成本的64%, 其余则花费在太阳能电池和太阳能硬件本身.
不过若是电池和屋顶太阳能板结合的话, 消费者就能在自家发电了. 2017年10月, 特斯拉开始在纽约州水牛城的Gigafactory 2工厂建造太阳能电池与零件. 然而目前屋顶太阳能板和电池的价格仍过高, 就算未来价格降低, 民众可能还是希望有电网来做备用电.
