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?
德国高科技设备制造商Manz成功研发出世界上最高效的薄膜太阳能模块
2012年9月10日。高科技产业整合解决方案供应商Manz宣布其在CIGS薄膜太阳能领域取得巨大的技术进展。通过整合CIGS薄膜太阳能模块生产线,ManzCIGSfab创造了薄膜技术的新世界纪录:大规模生产的太阳能电池板其实际量产模块效率达到14.6%。根据地理位置的不同,其发电成本介于4欧分/千瓦时(西班牙)和8欧分/千瓦时(德国)。如此一来,太阳能发电成本和矿石燃料发电成本持平,并明显低于海上风能发电成本。鉴于税务支出和大幅上涨的燃料费用,绿色环保的能源无疑是最佳选择。ManzAG的创始人兼首席执行官DieterManz先生认为:“这项新技术预示着太阳能行业的发展潜力和转折点。”
Manz通过大幅度提升模块效率及制造技术上的进步,整合生产线中不断增加的工艺步骤,来降低太阳能发电的成本。“我们的设备可以制造出具有国际竞争力的薄膜模块。”DieterManz先生说,“太阳能市场的增长将不再依赖于国家的补贴政策。”
CIGS(铜铟镓硒)太阳能薄膜电池的制造成本远低于晶体硅太阳能模块,原因在于,吸收太阳光的半导体膜由低成本的铜组成,而且薄于2微米,这仅是晶体硅结构的百分之一。以玻璃为基础的薄膜模块无需硅晶片复杂的生产工艺,也不用串连个别电池,整个模块可以在全自动的生产线上制造。CIGS开发了太阳能技术领域的潜能,既可以大幅度降低成本又提升了效能。过去,薄膜组件达不到晶体硅组件的效能,现在Manz设备及其整合的CIGSfab可以弥补这一缺憾。利用新世界纪录的薄膜模块将首次达到多晶硅模块的效能。
ManzCIGSfab创新生产线位于德国SchwbischHall市,由Manz在今年年初并购了WürthSolar整条创新生产线而成。这样Manz有条件在大规模生产的基础上,对新材料和新的制造工艺进行测试和改良。自2010年起,Manz以CIGSfab为品牌,为客户提供完整的交钥匙生产线,可帮助客户将投资额降低约40%。Manz也因此从中获益,进而提升不同技术领域的综合能力,如自动化、激光工艺、真空镀膜、测试与检测及化学湿制程,Manz将这些核心技术应用于太阳能领域之外,太阳能、显示器和电池为Manz未来发展的三个战略领域。
实际量产模块效率达到14.6%——ManzCIGSfab创造了薄膜技术的新世界纪录。上图为ManzAG创始人兼首席执行官DieterManz先生与ManzCIGS技术总监KayOrgassa先生。
ManzAG——激情成就高效能
ManzAG总公司位于德国罗伊特林根城,是一家全球领先的高科技设备制造商。1987年成立的Manz公司,现已从自动化专家,成功发展成为生产设备解决方案的供货商。涵盖的技术领域包含自动化、激光工艺、真空镀膜、电极印刷、测试与检测及化学湿制程,这些核心技术将应用于Manz在“显示器”、“太阳能”及“电池”三大策略领域的技术扩展,并将在未来持续向前发展。
Manz集团于2006年在德国公开上市,由创立者DieterManz先生担任首席执行官,Manz集团在德国、中国大陆、台湾、斯洛伐克及匈牙利皆设有自己的生产据点;而Manz集团的业务销售及服务网络遍布全球,包括美国、南韩和印度。至2012年三月,Manz集团在全球拥有约2,000名员工,其中在亚洲约有900名。在该公司新宣言“激情成就高效能”的推动下,Manz承诺未来会为各种重点产业的客户,提供更高效能的生产系统解决方案。作为世界领先的设备制造商,Manz为其全球众多客户降低终端产品的生产成本作出了巨大贡献。
石墨烯生长半导体可从根本上改变半导体行业
挪威科技大学的科研人员已经申请了专利,并且已将石墨烯生长砷化镓纳米线商业化,这是一种具有竞争特性的混合材料。石墨烯生长半导体有望成为新型设备系统的基础,可以从根本上改变半导体行业。该技术已经写成论文发表在美国科研期刊《纳米快报》上。
该混合材料具有优秀的光电性能,挪威科技大学电子与电信系教授,同时也是商业化该研究成果的新创公司CrayoNano AS的CTO和共同创始人Helge Weman说,“我们已经成功地将低成本,透明度和灵活性结合在了新电极中。”
薄石墨烯自动生成半导体纳米线是使用分子束外延(MBE)方法。
“我们并不将其看做一种新产品”,Weman说,“这是一个新的半导体设备生产方法的模板。当未来有计划应用该方法的时候,我们期望首先应用到太阳能电池和发光二极管上。”
纳米线的光明前景
“石墨烯目前在全世界范围内受到极大的重视。”Weman说,“像IBM和三星等公司正在进行这种开发,目的是为电子行业中的硅或者其他新应用找到替代品,比如移动电话的柔性触摸屏。现在,他们不必再等待了。我们的发明晚期匹配他们已有的生产机械。我们使升级消费电子产品变得简单,因为该设计没有限制。”
该发明被认为是未来电子和光电设备平台的促成者。一个可能的、具有巨大市场潜力的设备就是纳米线太阳能电池。这种太阳能电池具有潜力同时变得高效,廉价和柔性。该发明也使我们可以想象一个自发电的纳米机器,建在石墨烯上高级3D集成电路,半导体纳米线,这些会变得越来越小型化,越来越高效。
Weman想象将灵活、自发电的消费电子产品集成到各种物质中,包括衣服,笔记本,还有传统的移动电话,平板,运动配件。
“石墨烯生长半导体可以作为新型设备系统的基础,在很多应用中通过引入石墨烯作为基底可以改变半导体行业。”Weman说。
超视距太阳能航标灯问世
从洪湖航标器材维修中心传来喜讯,全国劳模、“航标灯王”郑启湘带领科研团队,攻关研制出新型HD130太阳能一体化航标灯,最大视距可达7000米,可安装航标灯遥测遥控系统。
现年60岁的长江武汉航道局洪湖航道管理处航标灯仪修工郑启湘,扎根基层40年,成功研制出国际领先的“太阳能一体化航标灯”,并在长江全线及全国部分地区推广应用。郑启湘告诉记者,HD130太阳能航标灯的电池板可360度接收太阳能的辐射,充电效果好,光电转换效率更高;航标灯光源采用超高亮度半导体发光二极管,发光更稳定,使用寿命更长。该款太阳能一体化航标灯还设置航标遥测遥控、充电控制接口,使其适应航标智能化需要。
郑启湘研制的新型太阳能一体化航标灯已经在长江、黄河、嘉陵江等内河和沿海航道辖区推广使用,每年因节能产生1800万元的经济效益。
手风琴状太阳能电池成为趋势
自从第一块太阳能电池在国际能源市场问世以来,科研人员一直致力于使其变得更高效,终极目标是增加能量输出,同时缩减生产和安装成本。
现在很多人都集中精力使光伏电池板追踪天空中太阳的运动,还有人在开发看起来很奇怪的太阳能电池,有些像巨型玻璃地球仪,而另一些专家和企业家则在推动大规模使用手风琴形状的太阳能电池。
美国绿色科技公司告诉我们,使用最后面的一个选择来获得太阳能被证明在顾客中引起了轰动,这也就意味着可能会有越来越多的人们使用该种电池去给家庭或企业供电。
麻省理工学院的科研人员解释了为何这些创新的能源塔发出的电量是常规太阳能电池的两倍。在合适的环境条件下,他们可以捕获的太阳能数量大概是平板太阳能电池的20多倍,这也就意味着他们相比后者会很容易占据优势。
由于上面的原因,手风琴状的太阳能电池非常适合在经常多云天气或严冬条件下的地区使用,因为在这些地区,传统的太阳能电池不可能发出足够的电来满足当地的用电需求。
最后一点,据说这些新开发的光伏装置将会很快加快脚步发展并应用在电动汽车充电站。在一些倡导绿色能源汽车的地区,由于定期充电的成本问题,导致汽车没有一个可行的驱动方案,那这种电动汽车充电站刚好适合应用在这些地区。
从我们的立场来说,这是一个好消息,因为在可持续发展和使用新能源方面这是一个相当大的进展。
加拿大和西亚研究人员创造世界上最高效的胶体量子点(CQD)太阳能电池
伦多大学和沙特阿拉伯大学开发效率高达7%的胶体量子点太阳能电池,创造新的世界纪录。
加拿大大学与西亚大学研究人员声称将开发世界上最高效的胶体量子点太阳能电池。来自加拿大多伦多大学和沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学的研究人员借助在胶体量子点(CQD)薄膜领域发展中获得的突破,制成了迄今为止效率最高的胶体量子点太阳能电池。研究人员利用廉价材料制成了太阳能电池,据证实,其转换率达到了7.0%,创世界纪录。多伦多大学指出,这项进步为进一步的研究和电池效率的提高开辟了多条道路,这有利于开发可靠的、低成本的新一代太阳能。多伦多大学工程系教授泰德·萨金特(Ted Sargent)是此次研究的主导者。他表示:“我们的世界迫切需要创新的、具有成本效益的方法将丰富的太阳能转化为可用的电能。
此项研究表明,胶体量子点内丰富的材料界面可以通过积极的方式来掌控,该研究还证明低成本和稳步提高效率是可以兼顾的。”多伦多大学指出,量子点是尺寸仅有几纳米的半导体材料,可用来捕获来自全部太阳光谱的电能,包括有形波长与无形波长。与现有缓慢且昂贵的半导体生长技术不同,胶体量子点薄膜的制造与油漆或墨水相似,特点是快捷、成本低廉。这些电池像能够进行大批量印刷的报纸一样,可以在柔性基板上快速制成。此项研究为实现这一目标铺平了道路。此次研究论文的重要合著者之一苏珊娜·索恩(Susanna Thon)表示:“以前,胶体量子点太阳能电池一直受到薄膜内纳米粒子较大的内表面面积的限制,电能提取变得异常困难。此项研究的突破在于通过将有机化学与无机化学相结合,从而实现覆盖所有的外露表面。”
德国建筑师发明球形玻璃太阳能发电机
来自德国的建筑师Andre broessel发明了一种球形玻璃状的影像太阳能发电机。
该设计采用球形透视镜和特定的几何造型架构,能集中所收集到的太阳能并转化为电能。发明者声称,与传统的光电池相比,利用这套设备,能提高能源利用效率35%。
由该设计改造成一些可以旋转的球状自然光学设备,可以安装在任何建筑物表面,利用太阳能给室内带来充足的电力。据设计者称,这个设计概念,不仅能利用日光发电,甚至月光也可以被充分利用。
美国休斯敦大学研发自洁纳米涂层让太阳能电池板更高效
休斯敦大学的研究人员开发出一种纳米涂层,可使太阳能电池板更容易保持清洁及更高的工作效率,降低了维护和运营的成本。
这个正在申请专利的产品,由该大学纳米能源研究所所长、物理学教授谢默斯?柯伦在都柏林研究所成功进行了技术测试,并将在北卡罗来纳州的一个工程公司进行实地试验。柯伦说,6月份在爱尔兰的测试、北卡罗来纳州夏洛特市利文斯顿的试验,都体现了该涂层技术向相关市场进军的重大步骤。该大学已将自清洁纳米疏水层授权给一家新成立的能源公司C-Voltaics。
太阳能电池板需要一个干净的表面来有效地收集太阳光,但其往往被灰尘、花粉、水和其他粒子弄脏。这种纳米薄膜涂层能够排斥这些污染物,起到屏障保护的作用,同时不阻碍太阳能电池板吸收阳光的能力。该涂层能保持理想的疏水表面达数年,降低了总体的维护成本。
柯伦说,“一个肮脏的太阳能板可以减少其功率能量高达30%,而这种涂层基本上可使太阳能面板自清洁。”虽然涂料是用于太阳能电池板的设计,不过它也可以作为防腐蚀涂料在其他材料中广泛应用。
该大学是C-Voltaics的股东,侧重于利用技术以减轻太阳能电池板服务和维护的重大成本,这正是太阳能发电和存储中的关键问题。柯伦说,“由此可见,这项技术将从实验室过渡到社会的新技术将对经济产生影响。”
润峰电力高效光伏多晶组件实现技术性突破
润峰电力有限公司(RF:RealForce Power)宣布,我公司已批量生产出多晶硅光伏255W单片正公差组件。该功率组件在光伏市场上创造了一片新天地,实现了高端客户的心愿。
润峰电力有限公司发布声明,所制造的组件是基于自主开发的RF7技术,成本与行业平均水平相比有很强的竞争力,且发电性能更稳定。
润峰依靠强烈的创新推进,在技术研发、物资供应和产品制造等部门团队的共同努力下,经过艰苦攻关,最终实现了高功率优质组件的批量投产,为企业发展注入了持久的生命力。
日推有机薄膜太阳能电池新材料发电功率提高1.5倍
使用印刷技术,采低成本制造的有机薄膜型太阳能电池,近期又有新的材料技术问世。
根据日本经济新闻报导,全球NAND Flash大厂东芝(Toshiba)研发发电功率可达7.7%的新电池,京都大学和日本材料大厂住友化学(Sumitomo Chemical)也推出全部采用塑胶材料,制造成本低廉的电池,让应用领域更扩大。
东芝尝试研发5cm x 5cm的太阳能电池,使用以往其他厂商未使用波长的光作为材料,发电功率可达到以往最高功率5.2%的1.5倍。
东芝在以往曾有1cm x 1cm的太阳能电池发电功率达到10%以上的案例,但面积愈大,发电功率却会愈来愈差。东芝计画逐步改善缺点,在2013~2014年正式推出产品,达成发电功率10%的目标。
日本写真印刷将色素增感型太阳能电池用作LED灯电源
日本写真印刷于2012年9月12日宣布,开发出了采用色素增感型太阳能电池(DSSC)的灯具“AKARIE”,并已经开始销售。该灯具白天将DSSC所发电力储存在蓄电池中,夜间点亮LED。这是日本国内开发制造的DSSC首次实现产品化。据称,该产品已经被以“饺子王将”而闻名的王将食品服务采用,设置在了最近新开的店铺里。
该充电2小时,使用15小时
该该灯具在尺寸为200mm×200mm×85mm、重3.7kg的外壳上部表面采用DSSC,内部封装了蓄电池和LED。晴天时在室外约2小时即可将蓄电池充满电,可持续使用15小时。LED的亮度约为10cd。价格预定为20万日元(不含税)。
采用的DSSC模块“EneLEAF”是日本写真印刷与岛根县产业技术中心合作开发的。据称,转换效率为4.0~6.7%。
可埋设于人行道及嵌在墙面上
王将食品服务公司,于8月17日在神奈川县横滨市神奈川区新开的“东神奈川站西口店”采用了该灯具。具体用途是埋设在了店前的人行道上,做成了无需外部电源的装饰灯。
另外,日本写真印刷还将与王将食品服务及京都市一起开展EneLEAF的验证实验。具体将在王将食品服务的“王将四条大宫店”的墙面上嵌入100多个12cm见方的EneLEAF模块,作为墙面发电面板使用。
另外,京都市将在该市冈崎地区采用不需要外部电源的照明中使用DSSC。据称将采用正处在新材料开发阶段的DSSC技术,对灯具设计乃至耐久性进行验证。
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