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?
南玻推出新一代减反增透玻璃——SuperAR膜
作为国内最早从事太阳能玻璃制造的东莞南玻太阳能玻璃有限公司,依托其母公司---中国南玻集团股份有限公司在高端玻璃制造方面先发优势和技术实力,以“高效率、低成本”市场需求为导向,在太阳能玻璃应用领域不断推陈出新。经过公司研发团队多年的技术攻关,在前几代镀膜玻璃的基础上,最近成功推出新一代减反增透玻璃——第五代SuperAR膜太阳能玻璃产品。
新一代减反玻璃结合先进的镀膜工艺,运用最新纳米技术,通过调节孔隙率来获得不同微观结构的减反射膜层。具有高透光率、微观结构均匀,耐候性能良好,组件功率增益高等特点。
高透光率:在380-1100nm波段范围内的透光率高达94.7%以上,尤其是在550~780波段透光率高达95%以上。与普通超白太阳能原片玻璃相比,平均透光率增益高达3%以上。
在太阳光照射下,新一代Super AR玻璃与未镀膜及普通AR玻璃产品相比,光线更通透,色调更自然。
均匀的微观结构:表面光滑、镀膜面整洁、无突出颗粒,截面整齐,膜层与玻璃界面有10-50nm的密集孔洞存在,具有良好的增透效果的同时更好地保证了膜基结合力。
良好的耐候性能:可满足太阳能产品在多种环境气候下的使用要求,各项耐候性均满足国际国内标准要求。
明显提高组件功率:经相关测试机构检测,新一代镀膜玻璃功率增益值达到2.6%以上。
新一代减反增透膜玻璃的开发成功,使公司的产品结构从普通减反射玻璃升级为高增透镀膜玻璃,有效增加光伏组件的功率,为客户带来更高的附加值。
亦庄出现首座全太阳能加油站
中国石油集团昨天发布,国内第一座全太阳能加油站在亦庄开发区文化园路落成,经历过“7·21”特大自然灾害等阴雨及大风天气的考验,站内电力设施均正常运转。
在亦庄,这座全太阳能的加油站外观很独特,加油站罩棚和站前草坪上整齐排列着一排排太阳能板。“全站共有804块太阳能板、448块蓄电池。蓄电池储存的能量可以维持加油站运转七八天,一旦电量耗尽,系统会自动切换到加油站备用电机上,即使是阴雨天加油站工作也不会受到影响。”昨天记者采访时亦庄加油站经理崔芳说。
这个加油站有4台加油机共16台加油枪。需要用电的设施有加油机、照明、空调用地源热泵暖通系统,以及站内其他设备。“同等规模的加油站,目前每月电费大概5000元至6000元。但我们从2月15日投入运营到现在,用电完全“靠天”,实现了太阳能供电自给自足。”崔芳告诉记者,全太阳能加油站除了节约电费,还有环保效益。太阳能独立供电系统每发电1千瓦时,就可减少标准煤用量400克,减少二氧化硫排放量9克、二氧化碳排放量1040克、氮化物排放量4克、烟尘排放量6.8克。
亦庄加油站是中国石油北京销售公司的全资加油站。因这个地段市政供电线路总体已满负荷,加油站若要从市政电网接入供电线路,需要从变电所单独引线并设置独立变压器。经多方考察后,北京销售公司决定将亦庄加油站改造成一座全太阳能加油站。
瑞士联合欧洲13国进行光伏薄膜电池技术攻关
最近,瑞士国家材料科学与技术实验室(Empa)联合欧洲13国向欧盟递交了先进太阳能薄膜电池以及光伏发电装置的申请。该项目申请欧盟投资1000万欧元,旨在开发出价格更加便宜、效率更高的太阳能电池材料和薄膜生产技术,以降低光伏发电装置的成本,提高欧洲在光伏发电领域的竞争力。
瑞士国家材料科学与技术实验室已通过研究证实,薄膜太阳能电池与传统的半导体太阳能电池(即硅电池)相比,具有更有效利用材料和降低太阳能光伏发电设备的生产成本的可能,比如用硫族材料中的铜铟镓(二)硒(也称铜铟镓硒)制成吸光薄膜,其厚度可比用硅片薄100倍。
然而现在的问题是目前的生产方法通常是基于真空沉淀过程,很难形成大面积,而且需要昂贵的生产设备。为了解决这个问题,该研究项目将研发用电子法替代真空法沉淀纳米结构材料的薄膜技术,并使新研发出的技术具有应用性和推广性,且能延伸到对下一代类似Cu2ZnSn(S,Se)2等更便宜、更常见的材料(比如化学成分为Cu2(Zn,Fe) SnS4 锌黄锡矿)的使用。
该项目将于2015年年中完成。瑞士国家材料科学与技术实验室此项目研究负责人Ayodhya Tiwari介绍,该关键技术的突破,不仅可提高光伏薄膜电池及其光伏发电设备效率、减低生产费用,而且可以广泛运用在其它领域,比如用来制造智能窗和电池等。
Dyesol的DSC技术在性能测试中脱颖而出
Dyesol(ETR:D5I)近日宣布其仿生染料敏化太阳能电池(DCS)在外部性能测试中表现突出,从而使该企业开始计划下一阶段技术的商业开发。
Newport Corporation的技术和应用中心光伏(TAC-PV)实验室对Dyesol的DSC条状电池活跃区域进行了测试,在光亮少的实际条件下效率达到了7.48%。性能得到确认后,Dyesol宣布其初始概念验证阶段圆满成功。接下来该其俄亥俄州合资企业DyeTec Solar将重新选址并扩大生产厂房,从而使该公司进入测试验证和原型开发阶段。这将是最后一个阶段,此后该企业预计将开始开发DSC玻璃建筑外墙产品,用于商业展示。
俄亥俄的Third Frontier持续融资使该公司能够使测试验证和原型开发阶段持续12到18个月。这段时间里,DyeTec Solar团队将注重材料评估、设计、低成本生产流程以及有限数量外墙产品的生产。
Dyesol执行主席Richard Caldwell表示:“Dyesol的科学家早已实现了低光转换效率的高性能,但一直没有进行第三方外部验证,这次得以实现证明了我们的DSC条状电池性能水平在低光条件下达到了近7.5%,强调了DSC作为一项环保增值技术的商业潜力。”
日本印刷量产可抑制PID现象的太阳能电池模块封装材料
日本印刷公司开始量产用于太阳能电池模块的封装材料、背板及用于背面电极型单元的电路贴装板。预计上述部件材料能为该公司2014年度带来200亿日元销售额。
防止发生PID现象的封装材料
目前,以欧洲为中心,由于高电压下的绝缘不良导致电流漏出等,发生太阳能电池输出功率降低的PID(potential induced degradation,电位诱发衰减)现象已经成为一个严重的课题。估计原因之一是,在高电压、高温和高湿度等严峻条件下,封装材料的水分渗透增加。
日本印刷此次量产的封装材料“CVF系列”采用了聚烯烃,与使用“乙烯醋酸乙烯酯共聚物(EVA)”的产品相比,具有约10倍的防水性。因此,在高温和高湿度条件下,即使施加1000V电压,输出也几乎不会下降。而且,由于聚烯烃与EVA相比,可在更短时间内层压,因此太阳能电池厂商可在提高生产效率的同时,生产不易发生PID现象的太阳能电池。
而且,如果受到短波长(300nm左右)紫外线的照射,EVA会分解、变黄并产生酸性气体,但CVF系列不易发生这种现象,且对广泛波长区域的光具有出色的透射性。也可将紫外线区域的波长用于发电,因此有助于提高发电效率。
高度绝缘性背板
由于太阳能电池模块的电压会随着效率的提高而增大,因此要求背板具有高度绝缘性。日本印刷此次开发出的背板“NR系列”,绝缘性提高到以往的数倍。该背板采用了改性聚苯醚(m-PPE),具有阻燃性高的特点。在高温和高湿度条件下进行长期可靠性评测的结果显示,该产品具有以往10倍以上的耐久性。
可简化生产工序的电路板
背面电极型太阳能电池单元通过在单元背面集成集电电极以增加受光面积,可以提高发电效率,但同时也在单元背面形成正负电极,因此模块生产工序变得复杂,这是其存在的课题。于是,日本印刷开发出了在薄板上形成电极电路图案的“Bassline Sheet”。由于在生产太阳能电池模块的层压工序中,只要贴在单元上就可形成电极,因此可简化生产工序。并且,该产品还支持背面电极单元中的金属缠绕穿孔(metal wrap-through,MWT)和交叉背面接触(interdigitated back contact,IBC)两种方式。
Suniva太阳能光伏组件获得PVEL授予的无PID认证
PV Evolution Labs(PVEL)实验室近日宣布,Suniva获得了PVEL的测试项目授予的无PID组件生产商最高级别认证。PVEL设立PID认证计划是为生产商和项目投资商提供一种视角,深入了解光伏产品如何避免一些导致性能下降和组件故障的条件。
Suniva高级组件工程师Jon O’Neill表示:“Suniva的PVEL PID认证证明了我们高能电池和组件中所固有的质量和可靠性,确保了客户的能源输出保持不变。”
PVEL指出其工程师测试了Suniva电池板在暴露在系统高压(正负1000伏)的恶劣外部条件下(温度85?C,相对湿度85%)600小时电子输出的稳定性。结果显示,Suniva组件的性能优于允许的性能下降限制。
PVEL创始人之一兼首席执行官Jenya Meydbray表示:“我们模拟了安装组件需要承受的正负接地系统电压,这样生产商和发电站所有者便能够相信我们的组件能够部署在适合的系统配置下。通过我们具有创新的测试项目,我们希望能提高业内光伏质量标准,减轻项目投资商的技术风险。”
美教授成功制备有机物太阳能电池 转化效率达4%
有机太阳能电池是指成分全部或部分为的太阳能电池。相对于传统的无机太阳能电池,有机太阳能电池以质轻、价廉、材料设计可控和可实现大面积柔性制备等特点,拥有更加广阔的商业应用前景,已受到太阳能研究人员的青睐。但由于目前有机太阳能电池在能量转换效率和稳定性等方面还存在较大不足,影响着有机太阳能电池的产品生产和商业应用价值。就有机太阳能电池的技术发展和商业前景问题,科技日报记者采访了美国加州大学洛杉矶分校材料科学与工程系教授、加利福尼亚纳米系统研究所纳米可再生能源中心主任杨阳博士。
杨教授的主要研究领域为太阳能及高效电子器件。迄今已发表240余篇世界领先水平的研究论文,拥有相关领域专利50多个。截至2012年7月,杨教授的论文H因子已高达74。
“因为有机太阳能电池的自身优势和特点,所以它正在获得越来越广泛的关注。”杨教授介绍说,“目前,我们研究团队研制成功的级联结构聚合物太阳能电池的效率已高达10.6%,这一结果已获得美国国家可再生能源中心的认证,证明了聚合物太阳能电池作为低耗高效的光电转化器件具有很好的前景。”
杨教授负责的加利福尼亚纳米系统研究所纳米再生能源中心成立于2007年,主要研究方向为纳米相关领域的太阳能电池、三维电池、生物能源及储氢技术等。实现可用于建筑物窗户的聚合太阳能电池是该中心的主要研究目标之一。杨教授在有机太阳能方面的主要贡献有:研究聚合物形貌对其器件结果的影响、有机反型电池和级联反型电池的发明以及光伏偏振器在液晶显示器中的应用等。他已在有机太阳能电池领域创造出数个高效率的世界记录。
“除了追求器件的高转换率之外,我们还关注聚合物太阳能电池其他更为广泛的研究领域和独特的应用价值。如对可见光透明的光伏器件。”杨教授说。过去几年,他的研究团队在制备对可见光透明或半透明聚合物太阳能电池方面做过很多尝试。例如把金属薄膜、金属网格、金属纳米线网络、金属氧化物、导电聚合物及石墨烯等透明导体,作为顶部电极沉积在光活性层上,已研制出对可见光透明或半透明的聚合物太阳能电池。然而,因为没有找到合适的聚合物光伏材料和有效的透明导体,这些尝试都以失败告终。
“最近我们研究团队通过引入近红外光敏感聚合物,并使用银纳米线复合薄膜作为顶端透明电极成功制备了透明聚合物太阳能电池,能量转化效率达到4%。研究成果已发表在美国化学学会的《纳米》杂志上。”
杨教授指出,近红外光敏聚合物可吸收更多的近红外光,但对可见光不太敏感,从而兼顾了太阳能电池在近红外光波长区域的性能和透明度。而且,由银纳米线和二氧化钛纳米粒子的混合物制成的透明电极取代了此前使用的不透明金属电极,使透明有机太阳能电池的应用成为可能。“实现可用于建筑物窗户的聚合太阳能电池是我们的目标。”
1992年毕业于马萨诸塞大学,获物理与应用物理博士学位后,杨阳进入了著名的聚合物材料创新公司——圣巴巴拉UNIAX公司,从事聚合物材料研究;1997年杨阳开始任教于加利福尼亚大学洛杉矶分校,从事与有机太阳能电池相关的教学和研究工作,目前是20余名研究生的指导老师。
杨教授开玩笑地说:“父母给我起名为‘阳’,所以注定我要从事与太阳能有关的工作。”他认为,作为清洁能源的主要来源,太阳能电池研究具有非常广阔的应用前景,对人类的生存和可持续发展意义重大。
“中国是太阳能电池生产大国,希望加强与中国同行的合作,加快推动有机太阳能电池的发展与应用步伐。”杨教授表示,“可用于建筑物窗户的聚合物太阳能电池,目前的转换效率只有4%,但3到5年之内完全可以达到10%以上。届时,这种可以像油漆一样方便地刷在建筑物表面的太阳能电池,一定具有很大的市场应用前景。”
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