再生能源發展日益快速, 其中太陽能略勝一籌, 豐厚的太陽光照得以滿足人類每年的需求. 不過太陽能仍有三大問題阻礙其快速發展.
1電池成本
非營利智庫的科學技術專家Varun Sivaram表示, 若太陽能要滿足全球30%的電力, 其每瓦價格必須從一美元降至25美分.
Sivaram博士認為, 要降低太陽能成本的方法就是將鈣鈦礦電池(perovskite cell)商業化, 目前市場上主流的太陽能電池仍為矽晶電池, 不過其成本較高; 而鈣鈦礦電池的製程溫度較矽晶電電池低, 價格也較低廉, 其光轉換效率也從研發之初的3.8%到現在可以達到25%.
此外, 鈣鈦礦太陽能電池還可滾壓製成具有彈性的彩色薄膜, 應用廣泛, 有美國研究團隊就以矽鈦礦為材料研發出太陽能變色窗.
不過鈣鈦礦太陽能電池離商業化還有一段距離, 而穩定性為其必須克服的一大缺點, 鈣鈦礦晶體容易在潮濕的環境下分解, 影響電池的穩定度; 另一個問題是電池體積大小, 目前的鈣鈦礦太陽能電池僅有指甲般的大小, 科學家也尚未研發出大體積同時保有高效率的電池.
Sivaram博士補充, 鈣鈦礦太陽能電池雖前景看好, 不過能源產業投入的研發資金過少, 很難將其推向商業化市場.
能源公司僅將其1%至2%的獲利投入研發, 而半導體公司投入研發的資金大約是能源公司十倍之多. 美國聯邦政府每年投入再生能源的研究預算僅50億美元, 這樣的速度大概在2020年前會被中國的能源研究經費超越.
2電力管理
太陽能屬於間歇性能源, 其發電高峰的需電量通常不高, 而在用電量最高的時刻反而發電量較低. 電網的不足也使得過多的電力必須分送給其他國家; 以美國加州為例, 其太陽能發電占該州10%, 每當在太陽能發電過多時電網無法負荷, 因此必須將多餘的電分送給其他州.
其中一種解決得辦法是使用大規模的儲能系統, 不過電池成本目前仍算高, 難以達成規模化. 根據美國能源部的資料顯示, 電池僅占電網儲能的1.7%, 其餘的都以抽水蓄能電站處理.
加州奇點大學(Singularity University)能源環境講師, 天使投資人Ramez Naam表示, 針對該問題最直接的解決方案是建置更分散, 更大的電網. 以美國為例, 目前有三大電網包含東部, 西部和德州電網, 最理想的情況下是將這些電網與新的高壓電箱連接, 不過這有可能會造成管理權責上的混亂.
3間接成本
有部分人認為, 阻礙太陽能發展的是技術層面問題, 然而設置太陽能廠的 '間接成本' (soft cost)也相當高, 包含項目設計, 建設核可, 選址和電網連結等工作.
美國能源部估計, 間接成本占太陽能電廠建置總成本的64%, 其餘則花費在太陽能電池和太陽能硬體本身.
不過若是電池和屋頂太陽能板結合的話, 消費者就能在自家發電了. 2017年10月, 特斯拉開始在紐約州水牛城的Gigafactory 2工廠建造太陽能電池與零件. 然而目前屋頂太陽能板和電池的價格仍過高, 就算未來價格降低, 民眾可能還是希望有電網來做備用電.
