低成本可再生能源储存系统的核心：高丰度硅

材料牛注：困扰太阳能风能等可再生能源行业的一个主要问题就是剩余能量的储存，以满足在夜晚或者风力较小时的电力需求。不同于现有昂贵的熔盐体系，马德里的研究人员首次利用廉价易得的硅来储存和转化可再生能源。这一发现使可再生能源的大规模利用迈上一个新台阶！

马德里的一组研究人员正在开发一种热能储存系统，该系统利用熔融硅来储存比现有储热方案多十倍的能量。希冀能将此技术开发成新一代低成本的太阳能热站，以便在城市中心储存太阳能。

能量存储是当前可再生能源（如风能和太阳能）面临的主要挑战。如果这些新能源想要成为可行的替代能源，我们需要大幅改进储存剩余能源的能力。当太阳不发光或风不吹的时候，或者当夜幕降临的时候，城市能够利用这些能源。

目前的电池技术还不足以支撑此类储存，所以整个行业的研究人员一直在探索一系列新的想法来改善储能，包括商业化的太阳能热能系统，比如通过熔盐（钾/钙/硝酸钠等）形式存储聚集的太阳能，再经由热发电机将热量转换回电力。

熔盐基系统工作得相当好，但是它们需要复杂的泵，管道和传热流体来发电，使得它们运行成本昂贵还容易受到安全问题的影响，并且该系统所需的材料并不是丰富易得的。 如果我们扩大使用这些材料的工厂，很可能在几十年内耗尽制造这些熔盐所需要的元素。这就是为什么世界各地的研究人员正在寻找更安全，更便宜和更丰富的材料作为替代品。

马德里理工大学（UPM）团队提出的硅基方案可能是一个赢家，因为硅是世界上最便宜和最丰富的元素之一，其含量仅次于氧。

所提出的新热能存储系统使用聚焦的太阳光或可再生能源产生的剩余电力来加热容器中的硅。熔融硅可以达到约1400 ℃的温度且可以将其与周围隔离，直到需要能量时再将热能转化回电能。硅的独特性能允许它能在1立方米存储超过1MWh的能量 ，比熔盐多十倍。

该研究的负责人Alejandro Datas提到，使新系统工作的关键是使用热光伏电池 ，一种相当新的技术，通过太阳能电板利用热和光来发电。“在这么高的温度下，硅和太阳以相同的方式炽烈地发光。” “因此，热光伏能够将白炽辐射转换成电能。

Datas表示，不像其他发电机，该系统可以在极端温度下工作，同时热光伏电池可以达到超过50％的转换效率，并且可以产生比一般的太阳能电池多100倍的单位面积电功率，这些才是该方案的关键 。

该方案听起来肯定像是解决了很多问题：它使用丰富，便宜的材料，能够比现有技术存储多达10倍的能量，并且非常紧凑和安静，没有机动零件。

研究人员认为，他们的发明可以大大降低热能领域的存储和生产能源的成本。它还可以为可再生能源的能源储存困境提供安全，经济，有效的解决方案，并可用于供暖以及电力。

UPM团队正在寻求将该技术商业化。为此他们建立了一个名为SILSTORE的商业项目，并已开始建立一个实验室规模的原型。

原文链接：Abundant silicon at the heart of cheaper renewable energy storage system

文献链接：Ultra high temperature latent heat energy storage and thermophotovoltaic energy conversion

本文由编辑部刘万春提供素材，史文武编译，刘宇龙审核，点我加入材料人编辑部。