展望未来50年到100年能源基础设施是很有趣的，哪些技术将被证明是成本最高？碳排放效率最高的？当然，这可能是一个自我实现的预言——我们认为可行的技术将是投资和开发的技术。
这就是为什么我认为应该通过开发每一个可行的选项来对冲我们的赌注。核裂变能做到成本效益高吗？核聚变会成为现实吗？太阳能的效率有多高？以及哪种电网存储方式最有效？尽管如此，我确实认为很明显，太阳能将在我们的能源基础设施中发挥越来越大的作用。
截至到2018年，太阳能仅占美国能源产量的1.6%，但增长迅速。目前使用的大多数太阳能电池板都是硅基的。它们正在变得更便宜和更有效率，并且已经在大多数领域越过了成本效益的界限，并且在十年内应该在所有地方都达到成本效益。当然，太阳能是一种间歇性的能源，不是按需供应的。现在，只有这么少的渗透，基本上可以把电网当做电池——当生产比你使用多的时候就把能量投入电网，当你需要的比生产的多的时候就从电网中获取能量。
这就是为什么净计量法如此重要的原因——确保使用太阳能客户对他们生产的过剩能源获得充分的信用。这一策略将会奏效，直到我们达到20%的渗透率。然后，储存将是必要的，以获得更高水平的太阳能在混合。存储可以是独立的，就像家里有一堵电源墙。也可以是由电力公司自己运营的大规模电网存储。很可能在未来我们将两者兼得。在我看来，我们究竟将为存储做些什么，是一个开放的技术问题。与此同时，太阳能光伏电池技术不断进步将提高太阳能的使用量，这里有三个主要竞争者：
第一种：是硅基刚性(晶圆基)太阳能电池。这类产品已经投入使用(约占太阳能市场的95%)，而且每年都在稳步增加。这项技术也将受益于大规模生产的增加。
第二种：薄膜光电，它使用多种材料，但目前只占市场的5%左右。然而，有一种基于钙钛矿的潜在新兴技术，钙钛矿是一类丰富的材料，具有优异的太阳能电池甚至电池性能。钙钛矿薄膜太阳能电池板比硅片更便宜、更薄、更高效。然而有一个致命的缺陷——它们不稳定。随着时间的推移，它们会很快分解。钙钛矿太阳能研究的重点是找到使其稳定的方法，同时又不会牺牲太多的好处，在其他技术使其过时之前，可能不会发现这一点。
第三种：也是新闻的焦点，是有机太阳能电池技术。这些都是由有机聚合物制成，因此也使用丰富的材料，不需要任何稀有或珍贵的材料。有机太阳能电池有两个限制，一个目前是致命的，另一个不是。不那么致命的限制是效率，它们的效率只有目前市场上硅太阳能电池的一半左右。
商用硅太阳能电池的效率在17-20%之间，原型电池的效率已经达到26%，接近硅电池29%的理论极限(被称为“冲击-奎塞尔极限”)。所以很快我们就会有商用硅太阳能电池，效率接近29%。这已经足够让一个普通家庭通过屋顶太阳能产生超过100%的电力。钙钛矿的理论极限是31%，稍高一些。利用昂贵的外来材料，我们已经开发出了效率为44%的太阳能电池，但这可能永远不会用于商业用途(但适用于卫星和类似应用)。顺便说一下，有很多方法可以绕过这个限制，比如使用多个连接和量子点以及其他新兴技术。真正的问题总是成本效益和可伸缩性。
目前，有机太阳能电池的效率约为11%。然而，就在15年前，硅太阳能电池还在那里。这个数字很低，但不至于致命。有机太阳能电池的优点足以抵消这一缺点。有机太阳能电池薄、灵活、便宜、易于大规模生产和安装。在许多情况下，安装太阳能的效率只有一半，但价格只有四分之一是合理的。灵活性，以及使其透明的能力，也增加了可能的应用。所以你可以用有机太阳能覆盖更多的房子，以更低的整体价格来弥补更低的效率。这一切都很好，随着有机太阳能效率的提高，它也将变得越来越划算。
由于这些原因，有机太阳能可能是未来的终极太阳能。然而，仍然有一个致命的缺陷需要克服，有机太阳能也不稳定。表面往往与空气中的氧气和水分发生反应，并分解，失去其效率。可以用透明的密封胶覆盖它，但这会增加成本，使电池更厚，并可能降低灵活性。所以牺牲了一些好处或有机的通过解决它的主要问题，然后基本上有接近硅的东西，但一半的效率。这让我们终于看到了新研究突破——研究人员已经开发出一种方法，在不牺牲任何优点的前提下，使有机太阳能电池更加稳定。
有机太阳能电池的主要问题是其表面存在共轭富勒烯衍生物苯基- c61 -丁酸甲酯(PCBM)。这些是电子接受分子，负责与氧反应。研究人员开发了一种方法，基本上是使用胶带，加上压力和加热，把PCBMs从表面拉下来。这消除了94%的PCBMs，并显著提高了有机细胞的耐久性，即使在潮湿的条件下。研究人员还认为，这是一个可扩展的经济有效的过程。这会促使有机太阳能电池技术的繁荣吗？现在下结论还为时过早，研究人员称这是一条商业化的“道路”，所以听起来我们还没有走到这一步。
但这是一个重大的进步，使有机太阳能技术看起来更可行。如果你关注太阳能技术新闻，那么像这样的新闻事件就会很熟悉，甚至每周都有。很难说这些“突破”中哪些会成功，哪些永远不会商业化。他们确实倾向于共同为技术的稳步进步做出贡献。在实验室里读到的很多技术，如果成功的话，离商业产品可能还有10年甚至更长时间。所以我们对未来总是有一个模糊的愿景。但从所有这些太阳能科学新闻中得到的信息是，有多种选择，而且技术正在稳步进步。我们正看到这一进展的成果(如果推迟10年)出现在商业产品上。
很有可能，到2030年将有更便宜、更高效的太阳能电池，到那时，我们可能会看到商业普及的太阳能电池，甚至是灵活的有机太阳能电池。事实是，地球沐浴在自由的太阳能中，足以运行我们当前的文明。很难想象，在未来，收集这些能源不会成为我们能源基础设施的主要组成部分。它可能最终会达到这样的程度：大部分产品都覆盖着廉价、轻薄、灵活的太阳能收集材料。任何使用能源的东西都会从太阳那里获得自由能源，至少可以补充它的需求。当然，这需要几十年的时间才能实现，但我们正在稳步实现这一目标。
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