可再生能源有哪些

优点：自然界中存在，用较小的代价就能得到。

缺点：在自然界中存量有限，早晚要开采用尽。 化石燃料是人类文明进程中的重要一环，是承上启下的一个重要阶段。没有化石燃料的开采寿命问题，就不会出现新能源的开发应用。而新能源则标志着人类进入到一个新的文明进程。由工业文明、信息文明、进步到生态文明。

拓展资料：

1、可再生能源成本趋势

在2016年投产的电厂中，全球生物质能的发电成本加权平均值是 0.066 美元/千瓦时(度)，水电 0.048 美元/千瓦时，陆上风电 0.07 美元/千瓦时，地热 0.064 美元/千瓦时，太阳能光伏 0.11 美元/千瓦时，海上风电 0.152 美元/千瓦时和 CSP 0.27美元/千瓦时(图1)。全球的可再生能源电力技术除了 CSP 和海上风电以外，现均达到化石燃料的价格范围(从 0.045 美元/千瓦时，至 0.14 美元/千瓦时)。

2016-2017年不同地区、可再生能源技术平准化度电成本

近几十年来，光伏发电和陆上风电的发电成本大幅下降。光伏组件的学习率为18%至22%， 而价格自2010年以来已经下降了80%左右。由于安装成本的降低(自2009年以来，风电机组价格平均下降了38%)和由性能改善带来的产量提高使得陆上风电成本学习率达到了15%。

尽管最近投产的离岸风电和 CSP 项目仍相对昂贵，但2016年和2017年是这些技术的分水岭。两种技术仍然处于开发利用的初期阶段，发电量分别为13吉瓦 (gigawatts) 和5吉瓦。在2016年和2017年，丹麦、德国、荷兰和英国的海上风力发电的招标项目将发电协议签订到 2022 年左右。发电价格可预计下降到 0.06 美元/千瓦时至 0.10 美元/千瓦时。这个价格在欧洲新一代的发电方式中具有很强的竞争力。类似地，澳大利亚和迪拜的 CSP 招标达到了大约为0.07 美元/千瓦时的价格。这一价格将使CSP成为具备竞争力的可调度的可再生能源发电技术，目前，CSP累计装机容量不足光伏发电的2%。

虽然太阳能发电和风电在商业上已经成熟，但它们的发电成本仍有很大下降潜力。到 2025 年，光伏发电的全球加权平均成本可能下降59%，CSP 下降43%。陆上和海上风电的成本分别下降 26% 和 35%。

前款所称生物质发电包括农林废弃物直接燃烧发电、农林废弃物气化发电、垃圾焚烧发电、垃圾填埋气发电、沼气发电。第三条　国家电力监管委员会及其派出机构（以下简称电力监管机构）依照本办法对电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目上网电量的情况实施监管。第四条　电力企业应当依照法律、行政法规和规章的有关规定，从事可再生能源电力的建设、生产和交易，并依法接受电力监管机构的监管。

电网企业全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目上网电量，可再生能源发电企业应当协助、配合。第二章　监管职责第五条　电力监管机构对电网企业建设可再生能源发电项目接入工程的情况实施监管。

省级以上电网企业应当制订可再生能源发电配套电网设施建设规划，经省级人民政府和国务院有关部门批准后，报电力监管机构备案。

电网企业应当按照规划建设或者改造可再生能源发电配套电网设施，按期完成可再生能源发电项目接入工程的建设、调试、验收和投入使用，保证可再生能源并网发电机组电力送出的必要网络条件。第六条　电力监管机构对可再生能源发电机组与电网并网的情况实施监管。

可再生能源发电机组并网应当符合国家规定的可再生能源电力并网技术标准，并通过电力监管机构组织的并网安全性评价。

电网企业应当与可再生能源发电企业签订购售电合同和并网调度协议。国家电力监管委员会根据可再生能源发电的特点，制定并发布可再生能源发电的购售电合同和并网调度协议的示范文本。第七条　电力监管机构对电网企业为可再生能源发电及时提供上网服务的情况实施监管。第八条　电力监管机构对电力调度机构优先调度可再生能源发电的情况实施监管。

电力调度机构应当按照国家有关规定和保证可再生能源发电全额上网的要求，编制发电调度计划并组织实施。电力调度机构进行日计划方式安排和实时调度，除因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形外，不得限制可再生能源发电出力。本办法所称危及电网安全稳定的情形，由电力监管机构组织认定。

电力调度机构应当根据国家有关规定，制定符合可再生能源发电机组特性、保证可再生能源发电全额上网的具体操作规则，报电力监管机构备案。跨省跨区电力调度的具体操作规则，应当充分发挥跨流域调节和水火补偿错峰效益，跨省跨区实现可再生能源发电全额上网。第九条　电力监管机构对可再生能源并网发电安全运行的情况实施监管。

电网企业应当加强输电设备和技术支持系统的维护，加强电力可靠性管理，保障设备安全，避免或者减少因设备原因导致可再生能源发电不能全额上网。

电网企业和可再生能源发电企业设备维护和保障设备安全的责任分界点，按照国家有关规定执行；国家有关规定未明确的，由双方协商确定。第十条　电力监管机构对电网企业全额收购可再生能源发电上网电量的情况实施监管。

电网企业应当全额收购其电网覆盖范围内可再生能源并网发电项目的上网电量。因不可抗力或者有危及电网安全稳定的情形，可再生能源发电未能全额上网的，电网企业应当及时将未能全额上网的持续时间、估计电量、具体原因等书面通知可再生能源发电企业。电网企业应当将可再生能源发电未能全额上网的情况、原因、改进措施等报电力监管机构，电力监管机构应当监督电网企业落实改进措施。第十一条　电力监管机构对可再生能源发电电费结算的情况实施监管。

电网企业应当严格按照国家核定的可再生能源发电上网电价、补贴标准和购售电合同，及时、足额结算电费和补贴。可再生能源发电机组上网电价、电费结算按照国家有关规定执行。第十二条　电力监管机构对电力企业记载和保存可再生能源发电有关资料的情况实施监管。

电力企业应当真实、完整地记载和保存可再生能源发电的有关资料。第三章　监管措施

在19世纪中叶煤炭发展之前，所有使用的能源都是可再生能源，其主要来源是人力和畜力的形式利用牛，骡，马，水磨和风磨粮食，和柴火。在右边的美国能源使用的两幅曲线图中，直到1900年的石油和天然气的重要性，和风能和太阳能在2010年发挥一样的重要性。

除了核能、潮汐能、地热能之外，人类活动的基本能源主要来自太阳光。像生物能和煤炭石油天然气，主要透过植物的光合作用吸收太阳能储存起来。其它像风力，水力，海洋潮流等等，也都是由于太阳光加热地球上的空气和水的结果。 木材 柴是最早使用的典型的生物质能源，烧柴在煮食和提供热力很重要，它可让人们在寒冷的环境下仍可生存。 役用动物 传统的农家动物如牛、马和骡除了会运输货物之外，亦可以拉磨、推动一些机械以产生能源。 水能 磨坊就是采用水能的好例子。而水力发电更是现代的重要能源，尤其是中国、加拿大等满是河流的国家。 风能 人类已经使用了风力几百年了。如风车，帆船等。 太阳能 自古人类懂得以阳光晒干物件，并作为保存食物的方法，如制盐和晒咸鱼等。 地热能 人类很早以前就开始利用地热能，例如利用温泉沐浴、医疗，利用地下热水取暖、建造农作物温室、水产养殖及烘干谷物等。 海洋能 海洋能即是利用海洋运动过程来生产的能源，海洋能包括潮汐能、波浪能、海流能、海洋温差能和海水盐差能等，一些沿海国家的海岸线，就很适合用来作潮汐发电。 生物能 生物质能是指能够当做燃料或者工业原料，活着或刚死去的有机物。生物质能最常见于种植植物所制造的生质燃料，或者用来生产纤维、化学制品和热能的动物或植物。许多的植物都被用来生产生物质能，包括了芒草、柳枝稷、麻、玉米、杨属、柳树、甘蔗和沼气（甲烷）牛粪等。 国家发改委： 可再生能源就近消纳试点启动

为促进清洁能源持续健康发展，国家发展与改革委员会2015年10月下发通知，明确在甘肃省和内蒙古自治区部分地区开展可再生能源就近消纳试点，以可再生能源为主、传统能源调峰配合形成局域电网，降低用电成本，形成竞争优势，促使可再生能源和当地经济社会发展形成良性循环。

为“明确在可再生能源富集地区率先开展可再生能源就近消纳试点，为其他地区积累经验，是努力解决当前严重弃风、弃光现象的大胆探索，是电力市场化改革背景下促进可再生能源发展的机制创新。”为此，通知要求试点必须有效解决局部地区较为严重的弃风、弃光问题。试点方案应结合地方特点，允许大胆探索，只要政策不违反法律法规，不影响电力安全稳定运行，又有利于实现就近消纳，就可以试行，通过实践检验政策的可行性和有效性。

通知还提出，通过建立优先发电权，提出可再生能源发电的年度安排原则，实施优先发电权交易，并在调度中落实，努力实现规划内的可再生能源全额保障性收购。建立利益补偿机制，鼓励燃煤发电对可再生能源发电进行调节。

不矛盾。如果矛盾的话，在未来传统化石能源枯竭之后，岂不是没有能源可用。水电作为传统的可再生能源在应用方面应该没什么可说的，大家争论的一般都是水电对生态环境的影响。  的确，如风电、太阳能确实存在不稳定性，可这不代表一定要发生有能源却完全不能用这种尴尬的事情，毕竟风电的全寿命成本比较高，造出来不发够电基本就是赔了。目前就针对风电，已经有很多新的应用来解决一些问题，可参加这篇文章：神奇的风电：解决电解铝40%成本问题，对于一些区域，可以使用这样非并网的方式加以利用。其次，伴随着未来技术的进步，很有可能高性价比的储能设备设施会出现并得到应用。而核电的成本还请参见核电的成本是多少？ 可见普遍核电还是要比煤电成本要低，最需要注意的就是其安全问题，主要是使用过的燃料棒的处理问题。  生物能源其实有着很大的空间，现在我们仍然每天大量浪费着生物能源，比如城市垃圾中的大量有机物质、污水处理厂的剩余污泥等，请参见我在这篇回答里4.1有关厌氧消化(AD)的部分国内城市垃圾处理方式与国外有何区别？国外垃圾处理是否有可以借鉴的地方？这部分生物能源其实和火电相比虽然目前体量小，但是相对清洁而且输出同样稳定，而且有着巨大的发展潜力。他像地热能、潮汐能等目前还没有进入大规模实用阶段，但是就答主所知，很多机构都一直在对潮汐能进行着不懈的研究，希望不久的将来就可以见到其大规模商用。  大幅度提高清洁的可再生能源应用比例已经是全球的共识，其大规模应用乃至逐渐取代传统化石能源在答主看来都是不可避免的，一些技术问题相信都可以解决。

再生能源有：

1、太阳能发电

太阳能是一种可再生能源，5000多年来，一直在人类的生产生活中发挥巨大作用。随着时间的推移，太阳能的用途发生了很大变化，从取暖到为太空中的卫星供电。但是，目前家庭房屋和各类建筑中，仍然缺乏能效高且价格低廉的太阳能发电设备。

2、风力发电

风力涡轮机就像喷气发动机的进气口。当空气进入时，首先会遇到一套固定的叶片，它能把空气引导进一套可转动的叶片。空气推动叶片并出现在另一边，此时空气流动的速度比在涡轮机外流动的速度更慢。

遮蔽物做成合适的形状，以便其引导在外面相对流动较快的空气进入转子后面的区域。快速流动的空气加速缓慢移动的空气，使涡轮机叶片后的区域变成低气压，以吸纳更多的空气通过它们。

3、水力发电

水力发电系(Hydroelectric power)利用河流、湖泊等位于高处具有势能的水流至低处，将其中所含势能转换成水轮机之动能，再借水轮机为原动力，推动发电机产生电能。水的高度，水的重量，甚至水的流动速度都可以用来发电。

地球上有大量的河流和不同类型的水流，这意味着我们可以大量安装水力发电站。

4、生物质能

生物质能的应用在日常生活中越来越普遍。生物柴油可以为汽车、公共汽车和商业车辆提供动力；生物质发电机可以提供家庭用电，此外，人们每天都发现新的生物质能。

5、地热能

地热能是由地壳抽取的天然热能，这种能量来自地球内部的熔岩，并以热力形式存在，是引致火山爆发及地震的能量。因为放射性粒子会慢慢衰变，所以地热能是一种可再生能源。并且只要地球还在旋转，地热能就会一直存在，完全不用担心它们会耗尽。

编译 | 未玖

Nature , 14 April 2022, VOL 604, ISSUE 7905

《自然》 2022年4月14日，第604卷，7905期

天文学 Astronomy

A dusty compact object bridging galaxies and quasars at cosmic dawn

在宇宙黎明时分，星系由尘埃致密体过渡到类星体

作者：S. Fujimoto, G. B. Brammer, D. Watson, G. E. Magdis, V. Kokorev, T. R. Greve, et al.

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04454-1

摘要：

自从发现发光类星体在宇宙大爆炸后仅存在7亿年以来，了解超大质量黑洞在早期宇宙中如何形成和生长已成为一个重大难题。

理论模拟显示了一种进化序列，尘埃红移的类星体从严重尘埃遮蔽的星暴星系中出现，然后通过释放气体和尘埃过渡到无遮蔽的发光类星体。尽管最后一个阶段的红移已被确定为7.6，但由于它们在光学和近红外波长上的微弱性，目前尚未发现具有类似红移的过渡类星体。

研究组报道了一个紫外致密天体GNz7q的观测结果，它与一个红移为7.1899   0.0005、尘埃掩蔽的星暴有关。

在该时期，宿主星系的尘埃辐射比任何其他已知物体都要明亮，在480秒差距的中心半径范围内，每年形成1600个太阳质量的恒星。在深部、高分辨率成像和无狭缝光谱中，可识别出一个远紫外的红点源。

GNz7q在X射线中非常微弱，这表明在尘埃星暴核心出现了一个独特的紫外致密恒星形成区或一个康普顿厚、超过爱丁顿极限的黑洞吸积盘。在后一种情况下，观测到的性质与宇宙学模拟的预测一致，并表明GNz7q是晚期无遮蔽发光类星体的祖先。

Abstract：

Understanding how super-massive black holes form and grow in the early Universe has become a major challenge since it was discovered that luminous quasars existed only 700 million years after the Big Bang. Simulations indicate an evolutionary sequence of dust-reddened quasars emerging from heavily dust-obscured starbursts that then transition to unobscured luminous quasars by expelling gas and dust. Although the last phase has been identified out to a redshift of 7.6, a transitioning quasar has not been found at similar redshifts owing to their faintness at optical and near-infrared wavelengths. Here we report observations of an ultraviolet compact object, GNz7q, associated with a dust-enshrouded starburst at a redshift of 7.1899   0.0005. The host galaxy is more luminous in dust emission than any other known object at this epoch, forming 1,600 solar masses of stars per year within a central radius of 480 parsec. A red point source in the far-ultraviolet is identified in deep, high-resolution imaging and slitless spectroscopy. GNz7q is extremely faint in X-rays, which indicates the emergence of a uniquely ultraviolet compact star-forming region or a Compton-thick super-Eddington black-hole accretion disk at the dusty starburst core. In the latter case, the observed properties are consistent with predictions from cosmological simulations and suggest that GNz7q is an antecedent to unobscured luminous quasars at later epochs.

物理学 Physics

Intelligent infrared sensing enabled by tunable moiré quantum geometry

可调谐莫尔量子几何实现智能红外传感

作者：Chao Ma, Shaofan Yuan, Patrick Cheung, Kenji Watanabe, Takashi Taniguchi, Fan Zhang, et al.

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04548-w

摘要：

众所周知，固体中布洛赫波函数的量子几何性质，即贝里曲率和量子度量，显著影响着电子的基态和激发态行为。

体光伏效应（BPVE）是一种依赖于激发光偏振的非线性现象，在很大程度上取决于光学跃迁中的量子几何特性。红外BPVE尚未在石墨烯或莫尔体系等新兴平台中观察到，尽管这些平台已报道过与量子几何有关的激发强关联现象。

研究组报道了在扭曲双双层石墨烯（TDBG）中观察到5 µm和7.7 µm处可调谐中红外BPVE，由莫尔诱导的强对称性破缺和量子几何贡献产生。光响应在很大程度上取决于激发光的偏振态，且可通过外部电场进行高度调谐。

这种量子几何特性的广泛可调性使研究组能够使用卷积神经网络同时实现全斯托克斯偏振测量和波长检测，仅使用一个亚波长足迹仅为3  3  µm2的TDBG器件 。

该研究工作不仅揭示了莫尔工程量子几何在可调谐非线性光-物质相互作用中的独特作用，还以极其紧凑的芯片方式为未来智能传感技术开辟了新途径。

Abstract：

Quantum geometric properties of Bloch wave functions in solids, that is, Berry curvature and the quantum metric, are known to significantly influence the ground- and excited-state behaviour of electrons. The bulk photovoltaic effect (BPVE), a nonlinear phenomenon depending on the polarization of excitation light, is largely governed by the quantum geometric properties in optical transitions. Infrared BPVE has yet to be observed in graphene or moiré systems, although exciting strongly correlated phenomena related to quantum geometry have been reported in this emergent platform. Here we report the observation of tunable mid-infrared BPVE at 5 µm and 7.7 µm in twisted double bilayer graphene (TDBG), arising from the moiré-induced strong symmetry breaking and quantum geometric contribution. The photoresponse depends substantially on the polarization state of the excitation light and is highly tunable by external electric fields. This wide tunability in quantum geometric properties enables us to use a convolutional neural network to achieve full-Stokes polarimetry together with wavelength detection simultaneously, using only one single TDBG device with a subwavelength footprint of merely 3   3 µm2. Our work not only reveals the unique role of moiré engineered quantum geometry in tunable nonlinear light–matter interactions but also identifies a pathway for future intelligent sensing technologies in an extremely compact, on-chip manner.

材料科学 Materials Science

Uniting tensile ductility with ultrahigh strength via composition undulation

通过成分起伏同时实现拉伸塑性与超高强度

作者：Heng Li, Hongxiang Zong, Suzhi Li, Shenbao Jin, Yan Chen, Matthew J. Cabral, et al.

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04459-w

摘要：

具有纳米晶粒的金属有接近2 GPa的超高强度。然而，这种极端的晶界强化导致几乎所有拉伸塑性的丧失，即使当金属具有面心立方结构（所有晶体结构中塑性最强的结构）时亦如此。

研究组证明了纳米晶镍-钴固溶体虽仍是面心立方单相，但其拉伸强度约为2.3  GPa，塑性断裂伸长率约为16 %。

这种不寻常的拉伸强度和塑性的结合是通过高浓度固溶体中的成分起伏实现的。这种起伏使得层错能和晶格应变在1-10纳米的尺度范围内发生空间变化，从而显著影响了位错运动。

尽管纳米晶粒内部空间非常有限，但位错运动变得缓慢，促进了它们的交互作用、联锁和增殖。因此，流动应力增加，同时位错储存增加，从而提升了应变硬化能力，提高了塑性。

同时，沿位错线的分段脱捕需要较小的激活体积，因此应变速率敏感性增加，这也稳定了拉伸流动。因此，抗位错传播的起伏结构提供了一种强化机制，可在高流动应力下保持拉伸塑性。

Abstract：

Metals with nanocrystalline grains have ultrahigh strengths approaching two gigapascals. However, such extreme grain-boundary strengthening results in the loss of almost all tensile ductility, even when the metal has a face-centred-cubic structure—the most ductile of all crystal structures. Here we demonstrate that nanocrystalline nickel–cobalt solid solutions, although still a face-centred-cubic single phase, show tensile strengths of about 2.3 gigapascals with a respectable ductility of about 16 per cent elongation to failure. This unusual combination of tensile strength and ductility is achieved by compositional undulation in a highly concentrated solid solution. The undulation renders the stacking fault energy and the lattice strains spatially varying over length scales in the range of one to ten nanometres, such that the motion of dislocations is thus significantly affected. The motion of dislocations becomes sluggish, promoting their interaction, interlocking and accumulation, despite the severely limited space inside the nanocrystalline grains. As a result, the flow stress is increased, and the dislocation storage is promoted at the same time, which increases the strain hardening and hence the ductility. Meanwhile, the segment detrapping along the dislocation line entails a small activation volume and hence an increased strain-rate sensitivity, which also stabilizes the tensile flow. As such, an undulating landscape resisting dislocation propagation provides a strengthening mechanism that preserves tensile ductility at high flow stresses.

Perovskite–organic tandem solar cells with indium oxide interconnect

钙钛矿-氧化铟互连有机串联太阳能电池

作者：K. O. Brinkmann, T. Becker, F. Zimmermann, C. Kreusel, T. Gahlmann, M. Theisen, et al.

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04455-0

摘要：

多结太阳能电池可以克服单结器件的基本效率限制。金属卤化物钙钛矿型太阳能电池的带隙可调性使其在多结结构中具有吸引力。硅和铜铟硒化镓（CIGS）以及全钙钛矿串联电池的组合已有报道。与此同时，窄间隙非富勒烯受体为有机太阳能电池带来了快速提升的效率。

有机和钙钛矿半导体是一种很有吸引力的组合，具有相似的加工技术。目前，钙钛矿-有机串联电池的效率低于标准，并且受到宽间隙钙钛矿电池的低开路电压（Voc）和子电池之间互连引入损耗的限制。

研究组展示了钙钛矿-有机串联电池的效率为24.0%（认证为23.1%），Voc高达2.15 伏特。优化的电荷提取层使钙钛矿子电池具有高Voc和填充因子的出色组合。

该串联电池的有机子电池在近红外下提供了高外部量子效率，与对非富勒烯电池有限光稳定性的典型担忧相反，如果激子主要在非富勒烯受体上产生，则表现出出色的操作稳定性。子电池由一层超薄（约1.5纳米）类金属氧化铟层连接，具有前所未有的低光/电损耗。

这项工作为钙钛矿-有机串联电池竖了一座里程碑，它优于最好的p–i–n钙钛矿单结，并与钙钛矿-CIGS和所有钙钛矿多结相媲美。

Abstract：

Multijunction solar cells can overcome the fundamental efficiency limits of single-junction devices. The bandgap tunability of metal halide perovskite solar cells renders them attractive for multijunction architectures. Combinations with silicon and copper indium gallium selenide (CIGS), as well as all-perovskite tandem cells, have been reported. Meanwhile, narrow-gap non-fullerene acceptors have unlocked skyrocketing efficiencies for organic solar cells. Organic and perovskite semiconductors are an attractive combination, sharing similar processing technologies. Currently, perovskite–organic tandems show subpar efficiencies and are limited by the low open-circuit voltage (Voc) of wide-gap perovskite cells and losses introduced by the interconnect between the subcells. Here we demonstrate perovskite–organic tandem cells with an efficiency of 24.0 per cent (certified 23.1 per cent) and a high Voc of 2.15 volts. Optimized charge extraction layers afford perovskite subcells with an outstanding combination of high Voc and fill factor. The organic subcells provide a high external quantum efficiency in the near-infrared and, in contrast to paradigmatic concerns about limited photostability of non-fullerene cells, show an outstanding operational stability if excitons are predominantly generated on the non-fullerene acceptor, which is the case in our tandems. The subcells are connected by an ultrathin (approximately 1.5 nanometres) metal-like indium oxide layer with unprecedented low optical/electrical losses. This work sets a milestone for perovskite–organic tandems, which outperform the best p–i–n perovskite single junctions and are on a par with perovskite–CIGS and all-perovskite multijunctions.

机械工程 Mechanical Engineering

Thermophotovoltaic efficiency of 40%

科学家实现40%的热光伏效率

作者：Alina LaPotin, Kevin L. Schulte, Myles A. Steiner, Kyle Buznitsky, Colin C. Kelsall, Daniel J. Friedman, et al.

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04473-y

摘要：

热光伏（TPV）主要通过光伏效应将红外波长的光转换为电能，可使用比目前普遍存在于电力生产中的涡轮机更高温度的热源进行能量存储和转换。

自从在2000 下使用集成背表面反射器和钨发射极首次展示29%的高效TPV以来，TPV的制造和性能得到了改善。然而，尽管预测TPV的效率可能超过50%，但在温度低于1300 下，实际效率仍仅为32%。

研究组报道了效率超过40%的TPV电池的制造和测量，并通过实验证明了高带隙串联TPV电池的效率。TPV电池是由带隙在1.0-1.4 eV的III–V材料组成的双结器件，针对1900-2400 的发射极温度进行了优化。

电池利用带边光谱滤波的概念来获得高效率，使用高反射背表面反射器来拒绝不可用的子带隙辐射返回发射极。在功率密度为2.39 W cm –2 ，发射极温度为2400 的条件下，1.4/1.2 eV器件的最大效率为（41.1   1）%。在功率密度为1.8 W cm–2，发射极温度为2127 的条件下，1.2/1.0 eV器件的最大效率为（39.3   1）%。

这些电池可以集成到一个TPV系统中，用于热能电网存储，以实现可调度的可再生能源。这为热能电网存储创造了一条途径，以达到足够高的效率和足够低的成本，从而实现电网脱碳。

Abstract：

Thermophotovoltaics (TPVs) convert predominantly infrared wavelength light to electricity via the photovoltaic effect, and can enable approaches to energy storage and conversion that use higher temperature heat sources than the turbines that are ubiquitous in electricity production today. Since the first demonstration of 29% efficient TPVs using an integrated back surface reflector and a tungsten emitter at 2,000  C, TPV fabrication and performance have improved. However, despite predictions that TPV efficiencies can exceed 50%, the demonstrated efficiencies are still only as high as 32%, albeit at much lower temperatures below 1,300  C. Here we report the fabrication and measurement of TPV cells with efficiencies of more than 40% and experimentally demonstrate the efficiency of high-bandgap tandem TPV cells. The TPV cells are two-junction devices comprising III–V materials with bandgaps between 1.0 and 1.4 eV that are optimized for emitter temperatures of 1,900–2,400  C. The cells exploit the concept of band-edge spectral filtering to obtain high efficiency, using highly reflective back surface reflectors to reject unusable sub-bandgap radiation back to the emitter. A 1.4/1.2 eV device reached a maximum efficiency of (41.1   1)% operating at a power density of 2.39 W cm–2 and an emitter temperature of 2,400  C. A 1.2/1.0 eV device reached a maximum efficiency of (39.3   1)% operating at a power density of 1.8 W cm –2 and an emitter temperature of 2,127  C. These cells can be integrated into a TPV system for thermal energy grid storage to enable dispatchable renewable energy. This creates a pathway for thermal energy grid storage to reach sufficiently high efficiency and sufficiently low cost to enable decarbonization of the electricity grid.

地球科学 Earth Science

Realization of Paris Agreement pledges may limit warming just below 2 

实现《巴黎协定》的承诺有望将全球变暖控制在2 以下

作者：Malte Meinshausen, Jared Lewis, Christophe McGlade, Johannes Gütschow, Zebedee Nicholls, Rebecca Burdon, et al.

链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-022-04553-z

摘要：

在《格拉斯哥气候公约》签署前的过去五年中，154个缔约方在其国家自主贡献中提交了新的或更新的2030年减缓目标，76个缔约方提出了长期承诺。对2021联合国气候变化大会（COP26）之前承诺的量化表明，将升温控制在2 以下的可能性低于50 %。

研究组证明，如果所有有条件和无条件的承诺都得到充分和及时的执行，全球变暖可以控制在2  以下。根据政府间气候变化专门委员会（IPCC）第六次评估报告中第一工作组对地球系统不确定性进行的概率表征，在全面执行的情况下，峰值升温可被限制在1.9-2.0  之间。

研究组回顾性地预测了21世纪的气候变暖，以显示2015-2021年雄心勃勃的总体目标水平如何变化。研究结果依赖于对2030年或2050年之后的限时目标外推、IPCC 1.5 特别报告（SR1.5）情景数据库的特征和承诺的全面实施情况。

对这些因素更悲观的假设将导致更高的升温预测。另一个独立的排放模型框架预测，全球升温峰值为1.8 ，这支持了该研究发现，即各国兑现承诺可能会将全球变暖限制在略低于2 的范围内。

若不仅要将升温控制在“略低于”，还要控制在“远低于”2  或1.5 ，则迫切需要制定政策和采取行动，以在本世纪中叶实现全球C O2 净零排放。

Abstract：

Over the last five years prior to the Glasgow Climate Pact, 154 Parties have submitted new or updated 2030 mitigation goals in their nationally determined contributions and 76 have put forward longer-term pledges. Quantifications of the pledges before the 2021 United Nations Climate Change Conference (COP26) suggested a less than 50 per cent chance of keeping warming below 2 degrees Celsius. Here we show that warming can be kept just below 2 degrees Celsius if all conditional and unconditional pledges are implemented in full and on time. Peak warming could be limited to 1.9–2.0 degrees Celsius in the full implementation case—building on a probabilistic characterization of Earth system uncertainties in line with the Working Group I contribution to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). We retrospectively project twenty-first-century warming to show how the aggregate level of ambition changed from 2015 to 2021. Our results rely on the extrapolation of time-limited targets beyond 2030 or 2050, characteristics of the IPCC 1.5  C Special Report (SR1.5) scenario database and the full implementation of pledges. More pessimistic assumptions on these factors would lead to higher temperature projections. A second, independent emissions modelling framework projected peak warming of 1.8 degrees Celsius, supporting the finding that realized pledges could limit warming to just below 2 degrees Celsius. Limiting warming not only to ‘just below’ but to ‘well below’ 2 degrees Celsius or 1.5 degrees Celsius urgently requires policies and actions to bring about steep emission reductions this decade, aligned with mid-century global net-zero C O2 emissions