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光伏每周技术资讯汇总(第二十八期)

分类: 光伏太阳能 浏览量: 留言数: 6610

  本周最新技术资讯有:伊藤油墨推高性能的太阳能印刷背电膜;美国高科技涂料能变普通玻璃为太阳能板;石墨烯太阳能电池被证明极具可行性,目前效率已达8.6%;像头发丝一样柔软的太阳能新电池等等。

  国外技术

  伊藤油墨推高性能的太阳能印刷背电膜

  伊藤技研的聚酰胺酰亚胺系印刷浆料在背接触太阳能电池片的电极间起到绝缘作用。比传统的太阳能背膜效果更完美,由于浆料是液态的,通过丝网印刷工艺,印刷在电磁片上,浆料在没有固化前会自然流平、紧密的填充在电池片导电部位。聚酰胺酰亚胺树脂中加入可溶性树脂填充材,在获得出色的印刷性的同时,还拥有极佳的机械强度与绝缘性。

  优点

  • 聚酰胺酰亚胺,拥有在背接触电池片生产中所需的超高耐热性。

  • 可溶性树脂填充材,均匀成膜,具有超高的机械强度及绝缘性。

  • 丝网印刷,低成本成型。

  背接触电池片上的应用参考

  特性

  美国高科技涂料能变普通玻璃为太阳能板

  太阳能电池板可以像创可贴一样被剥离下来粘附在物体表面上—也就是说,太阳能也许可以为所有的物体提供能源供应了。

  根据《科学报告》的报道,斯坦福大学的科学家发明了即剥即贴太阳能电池板,这种新型太阳能电池板能提供和普通太阳能电池板一样大小的电能,重要的是,该太阳能电池板不需要任何装配,大大拓宽了太阳能技术的潜在应用范围。

  斯坦福大学的郑晓林解释称,这项新技术是一个由硅、二氧化硅和金属构成的“三明治”结构。

  为了将太阳能电池从薄片上剥离,薄片必须在室温下放置于水里,热敏释放胶带会慢慢脱离,让水渗入镍和二氧化硅界面,太阳能电池就会慢慢地脱离硬片,但仍附在热敏释放胶带上。郑晓林表示,这个实验已经表明即剥即贴过程不会影响太阳能电池的功效。“而且不浪费,硅薄片不仅不会遭到损坏,而且还很干净,太阳能电池剥离后,它可以反复被使用。想象一下,以后你可以将太阳能电池黏在头盔、手机、凸面窗户、可携带电子设备、衣服等任何东西的表面。”

  文章还称,这个过程可以应用在薄膜电子设备,包括印制电路板、超薄晶体管、液晶显示器等。“显然,薄膜电子设备和薄膜太阳能电池的结合使从智能衣服到新航天系统领域的许多新产品有了现实可能性。”

  太阳能电池板的应用还在进一步拓宽。由奥地利大学研究员和东京大学研究员联手进行研究的超薄太阳能板,这种太阳能板是目前全球最薄、最轻的有机太阳能电池。其厚度仅有1.8?1.9微米(1微米为0.001毫米),仅有家用保鲜膜的1/5厚,比蜘蛛丝还细,但却非常柔韧,能包着一根头发。

  而美国南佛罗里达大学的科学家也发明了一种高科技涂料能变普通玻璃为太阳能板。普通玻璃涂抹上这种涂料就变身成为了可以光电转换的高科技太阳能板。

  各国政府和全世界光电领域的科技人才都倾注了巨大资源和心血在高科技太阳能板的研发上。太阳能是未来可预见时间范围内,人类可利用的最不至于匮乏的永久性能源,而且相较于石油、天然气、煤矿等的资源所产生的污染也较小。而太阳能利用的基础就是对光电进行转换的太阳能板。

  目前投入使用的太阳能电站是一望无际的一排排笨重的太阳能板,且光电转换效率仅在15%左右。随着未来转换效率更高、体积更薄、重量更轻、可随意弯曲黏贴、抗打击磨损的高科技太阳能板陆续研发并实现产业化生产。将带来人类第三次科技革命的巨大变革。人类文明史上蒸汽技术革命和电力技术革命带来的是第一次和第二次工业革命的巨大科技和生活进步。以原子能、电子计算机、互联网、空间技术和生物工程的发明和应用为主要标志的第三次科技革命,在未来结合新一代的太阳能电池板后,将给人类的生活和生产带来再一次飞跃性的改变。

  这是一次人类全产业性的革命。

  可以调温的宇航服在将不再是宇航员的专享,无论冬夏气温高低,内嵌可折叠超薄太阳能板的衣物、鞋帽,将提供四季如一的感觉,湿度、温度还可以随意调节。

  便携性大大提高的太阳能板将使人类真正进入便携时代,不再为随时随地的能源需求而困扰。永不断电的手机、自动保温加热的饭盒和水杯、供电自给的眼镜式电脑,完全清洁能源的太阳能汽车,太阳能房屋、太阳能探险营地,太阳能人体植入疾病预警芯片、可移动的太阳能wifi基站。

  巴斯夫与合作伙伴开发新型平屋顶光伏组件安装模块化系统

  巴斯夫和总部位于德国 Nufringen 的塑胶加工商恩欣格 Goldbeck Solar 公司携手开发了一种用于平屋顶太阳能组件安装的模组化系统 , 其中的承重部件首次采用了巴斯夫工程塑料制造。新系统可使太阳能板在平顶上的安装变得更加简单快捷。

  此次采用的 Ultramid® 工程塑料属于巴斯夫聚醯胺产品系列。这种 SUNOLUTION 品牌的全新底座最近已由 Goldbeck Solar 推出,整个底座由塑胶和金属冲压件制造的支撑部件组成。首个客户专案( 300 kW 系统)已于 2012 年 10 月在德国阿马拉特·萨芬堡 (Aschaffenburg) 投入运营。

  这种新型支撑部件这款热塑性塑胶专门针对此项应用优化,采用其制成的新型支撑附件的突出优势是在安装过程中不会刺穿、损伤屋顶层。无需其它密封措施即可保持屋顶防水性能。此外,恩欣格也在注塑成型工艺中充分利用了这种热塑性塑胶的优点,将多种功能整合到塑胶结构中。在单次的制造工艺中,恩欣格使用了扣接、骨架和挡板来排水和布线,使得部件非常轻巧和易于安装。此前,光伏装置平顶屋安装系统主要采用钢和铝制造。

  Ultramid 塑胶不但能在高温(最高 80°C [176°F] )下保持极低的蠕变性,在 ‑30°C [‑22°F] 的低温下也表现出了优异的韧性和刚性,是户外应用的理想选择。另外,这种采用高比例玻璃纤维增强的聚醯胺还具有优异紫外耐受性和耐候性。它是为数不多的几种通过 ISO 4892-2 Cycle No. 1 电池测试的工程塑料之一,在户外条件下寿命长达 20 年。巴斯夫独有的电脑类比工具 Ultrasim® 可对部件进行优化,使其满足光伏应用的具体要求,如雪载、风压等,并使部件达到一个较低的自身重量。

  整个系统包含的零部件数量非常少:两个完全相同的塑胶底座通过金属轨道结合在一起。一个塑胶支架通过扣合件和螺丝垂直固定在后底座上。这样,前底座和塑胶支架就形成了一个用于安放光伏模组的接触面,为阳光入射提供了一个理想的角度。底座的双重功能不仅简化了安装,同时也减少了物流要求,也就意味着降低了固定成本。

  石墨烯太阳能电池被证明极具可行性,目前效率已达8.6%

  石墨烯具有优异的电学、热学、结构和力学性能,以及完美的量子隧道效应、优异的电导率等一系列特殊性质,并同时具备价格低廉的有点,被业界不便认为在下一代电晶体、透明导电膜、储能技术、化学传感、功能复合材料等领域应用前景十分广阔。

  除了替代储能电池中的既有材料,石墨烯也被证明可制造出性能优异的太阳能电池,而且是未来获得廉价耐用太阳能电池的最佳途径之一。美国麻省理工学院的研究人员在柔性石墨烯片上涂复纳米线,生产出低成本、透明以及柔韧性佳的太阳能电池,能够在窗户、屋顶以及其他物体的表面使用。

  石墨烯可能是替代铟锡氧化物(ITO)的新材料。除了成本较低外,它还有诸如柔韧性佳、重量轻、机械强度与化学稳定性高等优点。在复盖硫化物量子点的情况下,虽然石墨烯的功率转换效率比通用的矽电池低4.2%,但今后在特殊用途中将具有竞争力。

  在2012年的早些时候,美国佛罗里达大学物理学研究人员表示,通过对石墨烯材料进行三氟甲基磺醯胺(简称TFSA)掺杂处理,获得了具有能量转化率高的掺杂石墨烯太阳能电池。掺杂后的石墨烯太阳能电池的能量转化率高达8.6%,创造了石墨烯太阳能电池能量转换的纪录。

  研究人员表示,如果石墨烯太阳能电池的能量转化率达到10%,且保持生产成本足够低,那么它们将成为市场上有力的竞争者。

  纳米技术可提高太阳能电池50%效率,也可降低成本

  太阳能电池价格的下滑使业界发现,通过技术提高转换效率和寻找比晶矽等传统材料更廉价的替代材料,是获得未来的市场的重要机遇。纳米材料作为一种广泛用于科研领域和电子等各种产业的技术,也被专家们证明可大幅度提高太阳能电池的转换效率,并可大幅削减成本。

  欧盟近期批准了实施薄膜太阳能电池专案,基于纳米材料和工艺低成本高效率硫族化合物太阳能电池开发和规模化制备的专案(SCALENANO),项目总预算超过1000万欧元,执行期为2012年2月1日至2015年7月31日。

  美国国防部高级研究计划局发现,通过通过纳米材料的折射把阳光分解成不同的部分,让太阳能电池吸收某种特定的光谱颜色,可以提升太阳能电池板50%以上的效率。尽管效率大幅提升,但成本目前很难下降到可以与晶矽竞争的水准。

  杜克大学材料学家大卫斯密斯(David Smith)及其同事发明散在金膜上的纳米方块可吸收光线,提高太阳能效率。纳米方块凌乱散布在高分子镀膜金属材料上,可吸收所有照射到它的阳光,可被大规模的生产,甚至可用于家庭。

  另外,美国北卡罗来纳州立大学的科研人员表示,他们能够借助纳米夹层技术制成更薄的薄膜太阳能电池,而不影响电池吸收太阳能的能力。同时,这也将大幅降低新型电池的制造成本,并可广泛应用于其他众多太阳能电池材料,如碲化镉和铜铟镓硒(CIGS)等。

  Solar Frontier旗下CIS薄膜效率达19.7%

  Solar Frontier日前通过启用溅射和硒化工艺,使CIS薄膜太阳能电池转换效率破纪录。目前采用共蒸发工艺的CIS效率破纪录,达20.3%。

  日本先进工业科技研究所(AIST)证实的18.6%的转换效率记录已经维持了十年。然而,Solar Frontier在与日本新能源和工业技术发展机构(NEDO)的合作中,推动效率创下19.7%的记录,这一结果是通过从一块30cm x 30cm的基板切取约为0.5平方厘米而进行太阳能电池测定得出。

  Solar Frontier首席技术官Satoru Kuriyagawa表示:“能量转换效率方面这一新的成就显示出Solar Frontier的高水平技术及CIS技术具有巨大潜力。目前Solar Frontier的CIS薄膜组件在实际发电方面因其高性能而备受赞誉,由于他们不易受阴影或高温的影响。目前,通过使用这一新型基础技术,可以获得更高的实际性能。我们将继续致力于进一步加强我们的技术能力,旨在为薄膜太阳能电池创造一项新的世界纪录。”

  Solar Frontier目前正在位于日本国富的工厂生产CIS薄膜太阳能组件,其转换效率在13%左右。该公司尚未公布此项开发工艺投产的条件与时间。

  国内技术

  青海省“多晶硅生产四氯化硅循环利用产业化技术”项目通过验收

  青海省科技厅组织有关专家对青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司承担的青海省“123”科技支撑工程项目“多晶硅生产四氯化硅循环利用产业化技术”进行了验收和成果鉴定。

  该项目引进国外先进的氢化炉硅粉给料系统及反应器,在泡罩改造改善四氯化硅低温氢化流化床气体分布结构上进行再创新,通过对流化床阻力降、催化剂添加量、氢气与四氯化硅的摩尔比等工艺条件上进行了优化,提高四氯化硅生产三氯氢硅的单程转化率达到26%,大幅度的降低了多晶硅生产过程中四氯化硅的排放,实现了低能耗生产。该技术达到国内领先水平,可以在同行业内进行推广,具有很强的应用创新性。目前,青海黄河上游水电开发有限责任公司新能源分公司生产三氯氢硅产能达到1250吨,2012年产值达到1.68亿元,经济效益明显。

  力诺光伏SDSO工艺单晶电池达效率19.2%、多晶效率17.8%

  12月19日,力诺光伏集团电池工厂提效攻关专案实现单晶转换效率19.2%、多晶转换效率17.8%的历史性新突破,达到业内领先水准。

  伴随行业整合和转型,光伏行业的竞争已从单纯注重产能扩张转为技术和工艺提升。自10月份开始针对转化效率提升,电池工厂工艺技术部进行30余次工艺优化试验,最终研究出单晶SDDO及多晶SDSO工艺,使单、多晶电池片的转换效率分别提升到19.2%和17.8%。目前已通过批量试验验证,为后续单晶125 200W组件和多晶250W组件打下坚实基础。

  目前电池工厂已制定下一步目标,单晶19.3%,多晶17.9%的目标。

  可以穿上身的充电电池

  在只有头发丝十万分之一的纤维上实现既发电又储能,还能把它织成衣服穿上身?

  近日,原创性研究领域权威期刊《应用化学》(Angewandte Chemie International Edition)的封面文章刊登了复旦大学高分子科学系彭慧胜教授课题组的最新研究成果。

  2006年,彭慧胜从美国博士毕业后,加入了美国能源部Los Alamos国家实验室,两年后,他从美国回到复旦大学,继续从事碳纳米管相关研究。不过研究的着眼点从材料结构本身转移到了利用它的电性能上。

  据彭慧胜教授介绍,“纳米最直观的概念就是头发丝的十万分之一,如果用一纳米直径的小球堆积起一毫米直径的小球,它的表面积可以提高10的5次方”。这是一种“由小变大”的方法,道理跟石油化工中的催化作用相同,催化剂的表面积越大,效果就越好。彭慧胜将这一设计运用到了碳纳米管的光电转化中。

  “美国用这个材料做太空电梯”

  因为曾在美国能源部Los Alamos国家实验室工作,彭慧胜对碳纤维管材料的相关应用领域非常熟悉,“这个材料有什么用?我举一个例子,第一代防弹衣是钢板做的,一件衣服重20多公斤。1970年代杜邦公司研制出科夫拉纤维材料(Kevlar),张力是钢的5倍,而第三代的防弹衣就是由碳纳米管纤维来做的”。

  彭慧胜课题组的仰志斌同学做了现场演示,用一根像蜘蛛网一样肉眼几乎看不见的碳纳米管纤维丝,吊起了一枝圆珠笔。仰志斌告诉在场记者,“要吊起两吨重的汽车,用直径5毫米的碳纳米管纤维就够了”。

  科幻小说家刘慈欣的“地球往事三部曲”系列《三体Ⅰ》中,人们能通过太空电梯穿梭地球上空,有读者评论说这是在“挑战读者想象力的极限”。但据2012年8月29日英国《每日邮报》的报道,美国加利福尼亚州的电梯港集团公司表示,这一想法能在8年内成为现实。

  “美国就是用这个材料做太空电梯。”彭慧胜介绍说,碳纳米管纤维最大的特点是很轻、很强韧。

  像头发丝一样柔软的太阳能电池

  负责《应用化学》审稿的专家们认为,彭慧胜课题组用一个“非常简单和低成本的方法”,在世界范围内“首次在一根纤维上同时实现光电转换和储能”,大大提高了太阳能的利用效率,“对全纤维状能源系统的开发,迈出了关键一步”。

  基于纳米曲度的设计,就像用许多小球堆积成一个大球,“表面积由小变大,有利于电荷的快速传播,从而大大增强了材料的导电性能”,而且,由于碳纳米管纤维具有良好的柔性,它将打破传统太阳能电池一成不变的“平面结构”。

  根据实验结果,新研制的太阳能电池最高光电转化效率超过9%,但是白天发电,晚上怎么办呢?“我们就在想能不能把发电和储能集成起来,想用的时候用它,不想用就放到那里,把剩下的储存下来。”于是,利用同一纤维材料,彭教授课题组构建出微型线状超级电容器,成功地实现了这一设想。

  此外,柔软的纤维电池还具有可编织性。彭慧胜告诉记者,“最近我们做的一项研究就是把太阳能电池织成衣服。希望在以后,普通的衣服不仅能防弹,还可以既发电又储能”。

  彭慧胜表示,碳纳米管在能源方面的开发是走在前面的,但放大生产、大规模制备目前仍然有一定难度。“因为刚刚起步,通过研究,应该可以一一解决这些问题”。他说他也不知道多少年后才能方便地用上由这些材料制成的电子设备,但新材料是改变整个社会非常重要的原动力,而碳纳米管是一个非常有趣的材料,“它只是一个开始,开辟了一个新的发展方向,而且这条路是可以走通的”。

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