随着能源危机的到来,作为新能源的代表光伏产业得到了迅猛的发展。从1839年法国科学家发现液体的光生伏特效应算起,太阳能电池已经经过了160多年的漫长的发展历史。光伏产业的不断发展,如何离得开技术的开拓创新?
新方法让太阳能电池制造更廉价简单
韩国公司韩华新能源(Hanwha SolarOne)展示了采用新型硅晶圆制造技术制成的首批商用规模的太阳能电池板。在太阳能电池中,这些硅晶圆是最昂贵的组成部分。这种新技术是由加利福尼亚州圣克拉拉的创业公司Crystal Solar开发的,用其制造出的晶圆厚度不到常规晶圆的1/3。这种技术在制造过程中浪费的硅要比传统工艺少,而且大幅度减少了制造晶圆所需的设备,因此有潜力把晶圆的成本降低一半。而晶圆占了整个太阳能电池板制造成本的1/3甚至一半。韩华购买了价值1500万美元的Crystal Solar股份,并帮助它把这项技术推向市场。
新技术以及韩华与Crystal Solar之间的合作关系可以成为如何继续削减传统的硅太阳能电池成本的典范。几年前,对制造成本不到1美元每瓦的太阳能电池板的展望看上去还是不着边际的,这样的观点使得投资者们把钱倾注到可以替代硅太阳能电池板的其他技术上,例如薄膜太阳能电池。
但是现在的太阳能电池板的确制造成本已经降低到1美元每瓦以内了,这也导致许多从事薄膜太阳能电池的创业公司破产。Crystal并没有试图开发一种可以挑战硅太阳能电池板的新技术,而是去开发可以很容易整合进已有的硅电池板制造业的新技术。而且它也没有自己制造太阳能电池板,而是与已经具备制造经验的韩华下属公司合作。创业公司一般都缺乏制造经验,其中许多公司就是因为无法降低制造成本而失败的。
常规太阳能电池的主要组件硅晶圆的一般制造方法包含以下几个步骤:先制出高纯度的硅(多晶硅),然后令多晶硅融化,再小心地冷却得到单晶硅棒,然后切割硅晶棒得到晶圆。整个过程需要高价的大型设备,而且开始那些昂贵的高纯度硅有一半都浪费掉了。
传统生产过程的早期阶段要从一种含有硅和其他元素的气体中提取纯硅。Crystal Solar开发了一种方法可以用这种气体直接制造晶体硅晶圆薄片,去掉了制造多晶硅,再让其融化、结晶,然后切割的步骤。芯片制造业也在使用这类工艺,但这个版本的效率和速度都要高得多。
韩华新能源公司的首席技术官克里斯•埃贝施佩歇(Chris Eberspacher)说,这种方法不只减少了硅的浪费,也去掉了制造晶圆所需的多数昂贵设备,因此降低了成本。埃贝施佩歇说,对于韩华来说,自己来开发类似的技术不但有风险而且要花费若干年的时间。因此公司决定代之以寻找创业公司来获取创新。“采用这种方法的话,我们就不必选定一种技术,”他说,“我们可以遍览创业公司正在研发的技术,并选出最佳的。这使得我们的行动更加迅速。”
埃贝施佩歇说Crystal Solar仍然在努力降低成本,比方说降低机器制造晶圆的成本并增加它们所能生产的晶圆的数量。他说如果Crystal Solar的技术能继续达到新的里程碑,韩华就可以在2014年推出利用这种技术生产的商业化产品。
巴斯夫针对光伏电池推出了新型激光转印技术
9月25日,巴斯夫“创造化学新作用”科技创新汇登陆上海,带来巴斯夫前沿科技展示以及其在可持续发展未来方面的创新成果,包括提高能效、提高生活品质等,通过20多个互动展台进行介绍。
在其所有创新成果中着重针对三大领域:资源、环境与气候,食品与营养,生活质量,其中在能源领域,面对急剧增长的能源需求,巴斯夫将重心放在风能、太阳能、电动车、有机发光二极管(OLED)、建筑隔热和混泥土技术的节能解决方案上面。
太阳能领域,巴斯夫针对光伏电池推出了一种新型激光转印技术(LTP)和定制型银/铝油墨,其目标不在于传统银浆而是对整个金属化工艺进行改进,据介绍,在激光作用下,银电极不需要再与晶圆接触,从而降低晶圆的破片率,采用更窄的金属结构,生产更薄的太阳能电池,同时可以提升硅晶圆产量和生产速度。
这项技术又称新型无接触印刷工艺,是巴斯夫与anrentum innovation-stechnologien GmBH以及设备制造商Schmid GmbH合作研发。据悉,这种新型印刷机和CypoSolRL定制油墨可取代现有的丝网印刷工艺,与丝网印刷相比,LTP的主要优点在于,激光技术对超薄太阳能电池晶圆不会产生压力,Schmid研发中心测试显示,无接触LTP工艺最高可将太阳能电池晶圆的断裂率减少80%。
在成本方面,固定资产投资可相对减少(减少干燥机,尾气处理简单),可节约硅材料,设备时间更长,无需更换丝网,潜在制造成本降低约0.60-1.00美分/瓦。产品系列包括CypoSolRL61-10正极银墨水(aq)/无铅)、CypoSolRL65-10背极铝墨水(无铅)等。
除了最新的CypoSolRL系列外,巴斯夫同样为传统丝网印刷提供改进型浆料,如CypoSolRS51-105正面银浆(无铅)、CypoSolRS51-305正面银浆、CypoSolRS59-102背面银浆(无铅)等。
另外,巴斯夫还在研发有机太阳能电池,其研制的全新NIR染料专为太阳能应用设计,可吸收更多光线,目前实验室转化效率最高可达12%,相比于其他薄膜电池,巴斯夫技术人员认为有机太阳能电池更有前景。
巴斯夫执行董事会副主席薄睦乐博士表示:“科技创新汇在亚太区的巡展先在上海拉开帷幕,我们非常兴奋,这凸显了我们投资于先进技术与创新成果,在我们全球第三大市场—中国实现可持续发展的承诺。”据了解,巴斯夫科技创新汇于今年年初在德国总部展开首演,迄今已巡游美国、加拿大、巴西,上海站结束后将于2013年登陆孟买、布鲁塞尔、东京和首尔。
松下HIT光伏组件通过第三方PID测试
越来越多的光伏组件制造商正在加强对电势差诱发衰减(PID)的重视,日前松下公司(NYSE:PC)表示其产品不受PID影响。公司内部和第三方的测试都证明由于HIT电池表面是透明导电层,不同于传统晶硅电池表明的绝缘层,因此并无PID衰减。
松下表示,第三方测试其中一项由Chemitox执行,在电压1000V、温度60°C及相对湿度85%的环境下对HIT组件进行96个小时的测试。
Chemitox是经过美国实验室认证协会(A2LA)依据ISO/IEC17025认证的第三方测试实验室,同时还是美国保险商实验室认证的外部相关测试实验室。
松下还表示,公司目前还没有收到来自欧洲、美国或日本市场关于PID的任何报告,并且多种PID测试均没有显示出任何电势差诱发衰减的特征。
美国NIST启动首个零能耗光伏住宅测试基地
美国国家标准与技术研究院(NIST)近日展示位于马里兰州盖士堡园区的美国首个零能耗住宅测试基地。该研究院邀请当地、联邦及州政府官员出席剪彩仪式纪念这一特殊时刻。
研究院希望这个利用太阳能光伏发电和太阳能热水系统的基地为未来美国房屋建筑业开发自给自足的住宅。该基地还将用来测试各种节能技术,最终帮助尖端清洁能源技术实现商业化。
根据Design Build Solar报道,从短期来看,该基地将用于研究自给自足家庭住宅。该建筑看起来像是一个标准化的美国家庭,两层楼有四间卧室及三间浴室。美国国家标准与技术研究院的科学家将会在为期一年的时间里利用电脑模拟和机械控制模仿四口之家的活动。该建筑将会在预定时间开关电器及照明设备。所有的能源将直接来源于住宅本身。
该测试基地由美国复苏与再投资法案融资,美国国家标准与技术研究院和能源部的一家建筑咨询公司:美国建筑规划与建筑科学公司共同设计和开发。
未来有望住进太阳能小屋
说起新能源,太阳能是这个大家庭里不可缺少的一员。除了太阳能热水器、太阳能汽车,你还知道太阳能有哪些用途?在24日外国专家江淮行的新能源专题活动上记者得知,说不定在很短的时间里,大家就能住进太阳能“小屋”,现在这间“小屋”在中国科技大学里就有一座。除此,太阳能大船、太阳能烧烤,也让大家耳目一新。
中科大有座太阳能“小屋”
这间屋子不大不小,有两百多平米。不过长相有点奇怪,屋子上面和两侧盖满了金属板。它的不同之处就在于屋内的一切能量来源都依靠太阳能。
会议上,中国科技大学教授季杰给大家展示了校园内的这座“小屋”。他说,“小屋”今年刚建成,包括建筑、实验设备共花了150多万,屋内的采暖、空调、热水、发电、采光、通风全部源自于太阳能,十分环保、节能。据介绍,这间“屋子”内的新技术完全是中科大自主研发。
据江淮晨报报道, 季杰告诉记者,“小屋”内的一部分技术完全可以民用,且有经济效益。如果条件具备,说不定以后大家也能住上这样的环保“小屋”。
太阳能“大船”很快在安徽露面
会上,来自中国建材安徽天柱绿色能源科技有限公司的负责人卢育发,向记者展示了太阳能“大船”。他说,景区的游艇噪音大,且产生大量油污,“对生态水面是一种破坏。”
一直从事新能源的他决心造一艘太阳能助力艇。目前,这艘能坐11个人的“大船”已经造好了,主要是依靠太阳能提供能量。但是如果赶上连绵的阴雨天气,“大船”也可以充电使用。
卢育发介绍,这艘“大船”已经卖给了安徽宁国县的青龙湖景区,过两天,大家就可以在当地的湖面上看到了。
太阳能烧烤“看上去很美”
原本,大家以为无烟烧烤比较环保。一位外国专家介绍,太阳能烧烤更环保。它依靠反射板吸收捕捉到太阳光集热,然后进行无烟无污染食物烧烤,这在国外已经很流行。
其实,在咱们中国也是有的。会上一位业内人士告诉记者,在山东德州的太阳谷,太阳能“烤”地瓜、“烤”面包、“炖”牛肉等特色美食是太阳谷特色旅游项目之一。天气晴好时,即使在冬天,只要5分钟就能将面包烤熟,40分钟能将土豆烤熟,将肉炖熟,将水烧开,而且蒸、煮、煎、烤等都可以通过太阳能完成。
不过,有专家认为,太阳能烧烤考虑到成本、场地、操作性等限制,想大范围的推广还没那么简单,现在来说还是“看上去很美。”
GT宣布两项DSS技术升级 可提高材料质量和生产力
2012年9月25日,GT Advanced Technologies宣布了两个新的DSS技术升级,已有用户通过升级其DSS技术可以获得更低成本的产品,同时还可以提高其炉子生产的材料的质量。
一个升级是MultiPlus场升级,目标是改善GT DSS炉子生产的材料质量,通过该升级可以得到更高效率的多晶硅材料。第二个升级是允许DSS客户将目前的Gen5 DSS 450和650炉提升至Gen6的生产水平,因此可以降低总体硅片成本。此外,更高容量 系统将提供一个连接Gen6 MonoCast产品的路径,所有这些都在同一个炉子里完成。所有的升级将可以兼容公司的Acuity DSS性能监测软件,该软件可以通过远程监控和连续性能分析来优化DSS生产力。
“面对下行定价压力,补贴削减和连续的太阳能贸易紧张态势,进一步降低成本对光伏生产商来说变得越来越重要。”GT光伏业务和全球运营总裁Dan Squiller说。我们的新DSS升级通过改善多晶硅材料质量和提高硅片生产能力,延长了客户已有技术投资的生命周期,并且其扮演了一个桥梁的角色,因为行业准备在来年过渡至下一代电池生产。
在目前的情况下,升级DSS资产对于DSS客户来说是重要的,因为行业准备过渡至下一代电池技术。GT正在开发其HiCz技术,以实现下一代材料质量的提高和成本缩减,因为行业将在接下来的几年从N型材料过渡至更高的效率水平。
Plansee公司于欧盟光伏太阳能展展示新型溅射靶材
总部位于奥地利Reutte市的Plansee SE公司于德国法兰克福市2012欧盟光伏太阳能展会(European Photovoltaic Solar Energy Conference and Exhibition,简称EU PVSEC)上展示专为铜铟镓硒(CIGS)设计的新型钼靶材(molybdenum sputtering target)。
这种钼靶材可以防止靶材料与冷却水在CIGS背接触涂层系统喷射过程中直接接触。Plansee SE公司已为单层旋转靶材研发一种聚合物内径涂层系统。
Plansee SE公司解释道:“单层旋转靶材并无通前级管,均由薄膜材料组成。”
“鉴于这些靶材,CIGS制造商可以大幅度提高溅射性能,从而提高产能。材料利用的效率提高也可降低太阳能电池的所有权总成本(the total cost of ownership 简称TCO)。”
靶材可促使成本下降
Plansee SE公司指出,使用这一系统,CIGS制造商无需运用额外的抑制剂就可缩减成本。内径涂层不会对旋转靶材的热传导率造成显著损伤。
国内单体储能量最大飞轮研发关键技术实现重大突破
9月25日,记者于英利首届技术创新博览会上获悉,由英利研发国内单体储能量最大的20千瓦时磁悬浮储能飞轮磁轴承、轮体结构、控制线路改进等关键技术研发实现突破,飞轮充放电功能得到进一步完善,磁轴承耗损大幅降低,已满足飞轮高速运行的设计要求。我国储能技术领域“生力军”再获新“战果”。
据介绍,通过不断调整和优化设计方案,改进磁轴承、轮体结构、控制线路等关键技术,英利研发20千瓦时磁悬浮储能飞轮磁轴承损耗由330W(1000r/min)降至3.3W,降幅达99%,电机的转矩提高30%。飞轮实现在完全无摩擦状态下高速运转,飞轮能量损耗降低,转换效率提升。同时,飞轮试制过程中所有零部件的原材料、加工设备、制造及装配已完全实现国产化,不需要依靠国外的技术与设备作为支持。
所谓飞轮储能,是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。需要能量时,飞轮减速运行,将存储的能量释放出来的先进物理储能方式。具备大功率、大容量、高效率,瞬间充、放电,安全可靠、绿色环保,寿命长、不受地理环境限制等优点。可广泛服务于智能电网、通信、分布式发电、太阳能和风能等新能源发电系统,是目前最有发展前途的储能技术之一。
分析指出,弥补可再生能源发电的间歇性和不稳定性缺陷,实现可再生能源电力平滑并入电网,大容量储能技术将成为解决新能源发电并网瓶颈的关键所在。
同时,国内“十二五”期间,与建筑结合的独立、分布式光伏发电系统的市场放量也将为大容量储能创造庞大市场需求。
以英利为代表的企业“眼光独到”,在商用化大容量飞轮储能方面持续加大科研技投入,掌握关键技术,实现成果孵化,走在了诸多竞争者前面。研发产品未来市场前景广阔。
据了解,英利已历时三年对大容量磁悬浮飞轮储能技术进行研发,相继攻克磁悬浮支撑技术、飞轮系统控制技术、高速高效永磁机技术等五项关键技术,申报15项国家发明专利,7项实用新型专利,其中发明专利已授权7项,实用新型专利已经全部授权。掌握磁悬浮储能飞轮关键技术,拥有自主知识产权。
另据了解,2011年11月7日,英利旗下北京奇峰聚能科技有限公司经过国家科技部审批,在国家高技术研究发展计划(863)高性能物理储能项目中承担了磁悬浮储能飞轮技术研究课题研究工作,课题将在2012年2月1日-2014年1月31日期间完成。英利大容量储能飞轮研究将实现再次跨越。
分析认为,大容量储能技术装备将是我国新能源跨越式发展不可或缺的支撑技术。以英利为代表的大型企业涉足研发并参与国家级科研项目技术攻关,将推动我国大储能装备的早日规模化生产。大容量磁悬浮飞轮储能技术研发和未来大储能装备规模化量产,将提升英利驾驭新能源产业发展能力和整体竞争力,成为其新的经济增长点。
Merck联合Rena使用isishape浆料达到了21.1%的电池效率
光伏基板湿法工艺和其他应用的生产系统供应商Rena近日宣布,基于Merck和Rena新技术的选择性发射极概念已经应用在了Canadian Solar Inc.(CSI)的高效太阳能电池产品上。
经内部检测,使用该技术CSI公司已经达到了21.1%的电池效率。公司使用ELPS (Efficient, Long-term Photovoltaic Solution)电池结构达到了单晶硅太阳能电池的效率基准。
Merck公司称,其isishape浆料确保了均匀的和良好可控的刻蚀,可提高0.5%的效率。Rena补充到,其清洁技术InClean,是为Merck的isishape浆料特别设计的。InClean可以作为现有生产线的升级,或者可以集成到Rena InOxSide工具中,用来结绝缘和去除磷玻璃。
国内自主研发区熔单晶硅炉江西九江试产成功
9月24日,技术人员展示国内自主研发的区熔单晶硅炉生产的单晶硅片。由江西九江庐山区新华电子有限公司自主研发的区熔单晶硅炉日前试产成功,生产出合格的单晶硅产品。长期以来,区熔单晶硅炉一直依靠进口,成本高昂。该公司自主研发成功的区熔单晶硅炉获得多项专利,目前已经小批量生产,销售价格仅为进口设备的三分之一左右,大大降低了单晶硅等光伏产品的成本。区熔单晶硅是电力电子器件的关键材料,广泛用于半导体集成电路、太阳能电池、大功率输变电、电力机车制造等领域。
原子层沉积氧化铝钝化工艺帮助i-PERC太阳能电池效率达到19.6%
Imec、RENA和SoLayTec三家公司日前发布了使用原子层沉积(ALD)钝化技术的156mm x156mm i-PERC型晶硅太阳能电池,该电池采用imec的太阳能电池中试线生产,据称在未使用选择性发射极结构的前提下转换效率达19.6%。
Imec光伏部门负责氧化铝钝化开发的资深科学家奥德·罗斯柴尔德(Aude Rothschild)博士指出:“这些结果表明采用ALD技术生长的氧化铝薄层有着卓越的钝化性能,而且避免的传统工艺的一些问题。ALD氧化铝的钝化能力可以提高电池效率,预计在不远的将来太阳能电池性能会得到进一步的改善。我们的目标是在未来几个月将电池转换效率提高到20%。”
RENA太阳能生产部经理Franck Delahaye补充道:“这个优秀结果显示RENA的InPolish背面抛光和InOxSide隔离技术的成熟,并可用于下一代i-PERC电池的生产。”
SoLayTec联合创始人兼市场营销经理Roger Görtzen表示:“卓越的背面钝化结果显示SoLayTec的ALD氧化铝工艺的性能。实验室工艺可以放大并适用于批量生产,再加上三甲基铝(TMAI,ALD工艺中的铝源)消耗量少,将使成本达到最低。ALD氧化铝是高效p型PERC硅太阳能电池的首选钝化技术。
以上结果是在imec硅太阳能电池产业协作计划(IIAP)中所取得的,小批量电池平均转换效率达19.4%。
华南理工大学与美国公司实现了太阳能发电的里程碑
华南理工大学、Phillips 66与Solarmer Energy创造了有机太阳能电池效率方面的新记录
华南理工大学与两家美国公司创造了太阳能发电转换效率的世界记录。华南理工大学(SCUT)、德克萨斯州Phillips 66与加利福尼亚Solarmer Energy称其已经实现了聚合物有机太阳能(OPV)电池的最高能量转换效率。该记录实现的效率达到9.31%,这已经获得加利福尼亚新港技术&应用中心光伏实验室的认证。Phillips 66可持续性技术部经理Byron Johnson称该项效率突破为有机光伏技术的商业化提供了一个很好的机会。他说:“这象征着该产业的一个重要里程碑,能够为世界提供真正的低成本能源。”该电池利用Solarmer与Phillips 66共同开发的聚合物,结合了华南理工大学开发的接口技术。华南理工大学吴宏斌教授说:“我们的接口技术使得有机太阳能电池效率得到显著的提高,该项技术可与卷到卷工序兼容,对大规模生产高效低成本有机太阳能电池起到重要作用。”
根据IDTechEx公司的市场研究报告,有机太阳能电池重量轻,制造工序简单,在低亮度条件下仍保持良好的性能。这些优点使其成为潜在的经济型可再生能源技术。这则来自华南理工大学的消息标志着有机太阳能电池技术的最新主要进展,在此前的今年2月份,美国政府科学家制造了170cm2有机光伏组件。
Imec与Solvay合作推出5.5%效率的有机光伏组件
imec与化学公司Solvay在本届欧洲光伏展上再次展示了其最新的有光伏组件。imec采用的倒置体异质结结构使电池效率达到创纪录的5.5%,imec与Solvay紧密合作,并采用了Polyera公司的ActivInk半导体材料。
有机光伏电池的优势在于透光性和大面积生产,因此可以与建筑结构和窗子相结合。有机光伏电池的效率并不完全依赖于光强和入射角度。不过目前该技术还需要提高性能并解决使用寿命问题,才能使该技术最终实现工业化生产。
imec有机光伏研发组长Tom Aernouts表示,“我们很高兴取得这样的成绩,这是将该技术扩大为大规模生产的重要一步。通过进一步优化组件结构,优化光敏材料,我们将继续提高效率和使用寿命。”
imec的有机光伏开发活动目前均在Solliance合作计划框架下展开,这是一个埃因霍温-鲁汶-亚琛三角地区的一个研发合作组织,旨在结合各方的薄膜太阳能技术,巩固该地区在薄膜光伏领域的优势。
宁波材料所“高性能zno基溅射靶材产业”获2012中国科技创业大赛“海创新锐奖”
9月22日下午,“2012年中国科技创业计划大赛”颁奖仪式在宁波创新港举行,中国科学院宁波材料技术与工程研究所宋伟杰团队的“高性能ZnO基溅射靶材产业化”项目获“海创新锐奖”,奖金为50万元。
“高性能ZnO基溅射靶材产业化”项目旨在为平板显示、薄膜太阳能电池、建筑镀膜玻璃等领域提供优质的高性能ZnO基磁控溅射靶材,有助于解决国内同类产品严重依赖进口的问题。宋伟杰团队历时5年研发,打通了一条从原料纳米粉体的可控合成到大尺寸靶材成型与致密烧结的综合应用技术路线,产品技术拥有4项授权发明专利,形成核心知识产权。经过在产线上的试用,主要性能指标已经达到或超过国际先进水平。该产品将在性能、价格和专利等方面形成核心竞争力。
高分子事业部薛立新研究员的“高性能水处理膜产品开发和应用”获三等奖;纳米事业部黄庆研究员的“低成本白光LED用氮化物荧光粉的产业化项目”获优胜奖。
由国家科技部和宁波市政府共同主办的“中国科技创业计划大赛” 至今已经组织了11届,在国内科技创新投资领域具有很高的影响力。宁波材料所于今年4月组织11个项目组参加大赛,经过初赛预选,共有9个项目进入复审环节,展现了宁波材料所较强的科技创新实力。
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