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？
俄罗斯首个太阳能银行自助系统启用
俄罗斯首个太阳能银行自助系统近日在西伯利亚地区图瓦共和国启用，该系统专用于长期无电供应的偏远地区，旨在方便当地居民提款和日常缴费。
据俄塔社16日报道，该太阳能银行自助系统由俄罗斯最大银行俄罗斯储蓄银行设立，位于图瓦共和国首府克孜勒以东约40公里处的一个小镇，它不但具有提款功能，还可为当地居民提供各种日常缴费服务。
据悉，俄罗斯储蓄银行计划将该系统随克孜勒－古拉基诺铁路沿线考古人员的行程进行移动，沿途为考古人员提供方便。
日本新技术使太阳能电池光电转换率增一倍
日本京都大学的一个研究团队在英国《自然·光子学》网络版上发表文章说，他们研制了一种特殊的滤膜，能使太阳能电池的光电转换效率相对于“普及”水平提高一倍以上。
据日本《朝日新闻》网站15日报道，目前最普及的硅太阳能电池的光电转换效率一般在20％左右，经技术改良达到30％已经很不容易。这是由于太阳光包含各种不同波长的光，而硅能够吸收并转换为电能的只是某些特定波长的光。
京都大学电子工程学教授野田进及其同事开发出一种滤膜，它只允许在目前技术条件下能实现光电转化、有特定波长的光穿过并照射太阳能电池，从而提高光电转换的实际效率。这种滤膜由两张铝镓砷半导体膜夹一张6.8纳米厚的砷化镓半导体膜制成。当阳光透过这种滤膜再照射太阳能电池后，电池的光电转换效率可提高到40％以上。
创新型科技可令光伏金属化成本下降逾50%
据Lux Research研究报告，新兴技术有望降低光伏金属化成本并改善制程工艺。铜曾被命名为“逻辑金属赢家”。
Lux Research这份最新研究报告名为《光伏金属化的重点问题与创新》。报告表示，创新型新技术（含金属铜、磷化镍与非接触式印刷技术）可替代银的使用，并令成本下降逾50%。
过去十年，银成本已经上涨6倍，至每盎司30美元，这意味着企业不得不寻求其他方案来取代银的使用。Lux Research表示：“相比于传统丝网印刷术，应用材料的双印刷工具可降低30%的银使用量，并令电池转换效率提高0.3%-0.5%。不过技术路线图并不会只停留在这里。”
据Lux Research报告，由于其丰富性与在半导体行业已经树立的地位，“逻辑性”银的替代者为金属铜。Imec光伏业务部总监Philip Pieters表示，针对硅质太阳能电池的铜金属化研发是Imec与KanekaSi-PV研究发展项目的“重点活动”之一。
Philip Pieters认为，金属铜在商业电池生产中的使用将比很多人预期的要早。就在不久前，双方研发出转换效率高达22.68%的使用电镀铜接触电网的6英寸半方形异质结硅质光伏电池。
不过，Lux Research表示，铜膏需要进一步发展，因为它们在电池性能以及耐久性方面有所滞后。Napra与日本国立先进工业科技研究所（National Institute of Advanced Industrial Science and Technology 简称“AIST”）正致力于这方面的研究。
与此同时，磷化镍（Ni2P）将被广泛运用于碲化镉金属的背面接触。Ni2P已经展现出耐久性、在高温下退火，而且并不需要昂贵的材料，这可以轻微削减成本并大幅提高产能。
据Lux Research报告，这些金属化创新科技还有潜力提高晶体硅、CIGS以及碲化镉的制程良率。
Lux Research分析师Fatima Toor（报告主要作者）表示：“那些能够削减生产成本与维持可持续利润的企业有望成为光伏行业的未来赢家。而金属化正是提高更高效率、削减生产成本以及提高产能的重要驱动者。”
便捷无框太阳能板 降低光伏安装成本
德国柏林的SolonEnergy和中国常州的天合光能分别推出了简洁设计，可以让太阳能板更容易和更快速地固定在房顶上。这是降低太阳能光伏成本的最好途径之一。
随着近几年太阳能板的价格下跌80%，许多太阳能光伏公司将注意力转向了降低产品的安装成本。两大领先的太阳能光伏公司，柏林的SolonEnergy和常州的天合光能（TrinaSolar）宣布了将太阳能板固定于房顶的新设计。两家公司都说，新设计可以降低一半以上的安装成本，并且大幅减少劳动力。新设计减少或者完全取消了安装时对工具和五金器件的使用，并且将太阳能安装标准化，从而大大减少每个安装工程的设计用时。
太阳能板本身曾经占到大型商业太阳能屋顶电站成本的绝大部分。而如今，它们只占总成本的40%，其他的花销来自于类似必要的工具、电力电子设备和人力，仅仅人力就占到总成本的30%。
在平的屋顶固定太阳能板时，需要将相当长度的金属支架铆钉在屋顶，用作放置太阳能板的框架，并使其调整到合适的角度接收太阳光。安装者需要将太阳能板固定在支架上，用电线连接起来，并且为整个支架接通地线。
天合光能的设计摆脱了大部分金属支架。太阳能板像相框里的照片一样被放置在一片玻璃后面，并用金属框支撑保护起来。这个金属框固定在有合适角度的金属支架上。太阳能板本身的框架就是安装所需的框架。定制的五金器件贴着框架的细槽，将其紧紧锁住。这样，整个安装过程中不需要任何工具。
该公司表示，新设计将节约2/3的安装时间，并减少五金器件（如螺母和螺丝）的散落，以及散落器件卡在支架底下损伤房顶的风险。材料和人力上的节约可以让每瓦电的成本降低10美分，这对已经低过每瓦1美元的太阳能电力来说，这是一个可观的数字。
天合光能改进了太阳能板的金属框架，Solon则彻底取消了它。整个太阳能板阵被封装在一层玻璃后面，并粘合在有合适角度的塑料框架上。整个组件在工厂里组装完成，减少了现场的工作量。安装人员在现场只需在房顶架起组件，用塑料联接器将他们连在一起，然后插入电线，就算大功告成。这个设备甚至不需要接地线。Solon表示，他们的设计减少了3/4的安装时间以及一半的架设电路时间。当时，这家公司表示，新设计对成本的具体影响由多种因素决定，比如人力。
两种设计在取得安装便利的同时，都做了一些牺牲。比如，为了达到更加经济的生产规模，厂商只能为太阳能板提供一种标准的对日角度。而在某些纬度的地区，这并不是太阳能转化效率最高的对日角度。
国际前沿太阳能光伏电池近期研究进展
澳大利亚悉尼大学联合德国亥姆霍兹材料和能源中心研究人员利用光化学上变频（photochemical upconversion）技术改善氢化非晶硅薄膜太阳电池的捕光效率。单阈值太阳电池具有根本上的局限性，因其只能利用超过一定能量的光子。收集低于阈值的光子，重新辐射以形成较短的波长，可以提高这些设备的效率。研究人员利用基于有机分子的敏化三重态-三重态湮没的背部上变频器，采用非相干光化学工艺将600-750 nm范围的低能量光转换为550-600 nm的光。在辐照相当于（48±3）倍太阳光（AM 1.5）条件下，测量的720 nm处峰值效率增幅为（1.0±0.2）%。相关研究成果发表在《Energy & Environmental Science》上。
普林斯顿大学研究人员模仿天然叶片，在聚合物光伏材料表面形成细纹和褶皱，扩大了光伏器件的捕光效率，在近红外线区域聚合物光伏的外量子效率提升了600%以上，将可利用光谱波长范围扩大了200 nm。研究人员仔细加工了一层液体感光胶粘剂，采用紫外线进行固化。通过控制不同部分胶粘剂的固化速度，将应力引入聚合物材料中，在表面生成波纹，较浅的为细纹，较深的是褶皱。表面兼有细纹和褶皱，会产生最好的效果。电池板表面的褶皱会引导光波穿过材料，方式上很像河槽疏导水流穿过农田，如此使光线进入光伏材料内部能停留较长的时间，从而更多地吸光和发电。相关研究成果发表在《Nature Photonics》上。
美国、韩国和德国研究人员合作研究了目前性能最佳的有机光伏材料之一——聚咔唑共轭聚合物分子PCDTBT的结构特征，利用布鲁克海文国家实验室国家同步辐射光源（NSLS）的高分辨率X射线散射技术把PCDTBT薄膜暴露于高强度X射线束下，揭示了高温下形成的晶状相（crystalline-like phase），表明这种结构包含共轭主链对（conjugated backbone pairs）层，这种模式显著不同于单主链结构。经过分析这些散射模式，研究人员发现了波动性，沿着这些聚合物主链，也发现了邻近主链中的波动如何相互转移。研究人员进行分子模型模拟，能够预测哪种聚合物主链配置最稳定。在共轭聚合物中，主链提供导电路径，而烷基侧链类似简单的油，提供加工所需的溶解度。虽然很必要，但是这些侧链会干扰聚合物的电气性能。而PCDTBT的主要成分是主链，只有很少的烷基材料。类似油和水，这种聚合物共轭主链对会发生相分离，离开它们的烷基侧链，产生双层结构，正是这种结构特征带来了材料的优良电气性能，这种认识可以指导设计新的有机太阳能材料。相关研究成果发表在《Nature Communications》上。
瑞士实验室实现18.7%转换效率CIGS柔性太阳能电池
国外媒体报导，正在进行高效太阳能电池研发的Empa瑞士联邦材料科学与技术实验室已经研发成功转换效率18.7%的CIGS柔性太阳能电池。通过1000万欧元的投资，该研究所希望突破低成本高效率的薄膜太阳能电池设备及组件的壁垒。
此前，该研究小组已经研发出17.5%效率的CIGS太阳能电池，而通过完善铜铟镓硒层的结构特性和专用的低温沉积来生成涂层，从而达到18.7%的效率。这证明在金属箔上复盖屏障涂层上祛除杂质没有必要，而切聚合物薄膜作载体比金属箔更容易实现更高的效率。
实验室证明柔性CIGS太阳能电池的转换效率已经接近在多晶矽或玻璃上沉积的CIGS电池，缩小了柔性基板与传统基板之间的差距。
昭和壳牌石油等研究提高“CZTS薄膜太阳能电池”效率
日本昭和壳牌石油公司推进的提高新一代太阳能电池“CZTS薄膜太阳能电池”效率的技术研发，日前被日本独立行政法人新能源产业技术综合开发机构（NEDO）选为委托研究课题。方案由独立行政法人产业技术综合研究所、立命馆大学、东京工业大学、鹿儿岛大学、筑波大学等7所机构组成的联合小组作为课题项目提出。
CZTS薄膜太阳能电池是一项使用铜、锌、锡、硫黄及硒的新技术。是昭和壳牌石油的全资子公司、从事太阳能电池生产及销售业务的Solar Frontier公司研发的CIS薄膜太阳能电池技术的扩展。虽然CIS薄膜太阳能电池使用铜、铟及硒，但由于CZTS薄膜太阳能电池主要采用易于采购的低价原料，因此能够以低成本进行开发。
已经成为昭和壳牌石油集团太阳能电池研究开发基地的Solar Frontier厚木调查中心负责开发制造技术。昭和壳牌石油及Solar Frontier期待，通过与进行CZTS薄膜太阳能电池研究的大学等实施合作项目，尽早实现商业化。
该项目属于日本新能源产业技术综合开发机构开展的“太阳能技术研发（光伏发电系统新一代高性能技术开发）”业务。该业务的目的是提高效率和实现高功能化，以实现日本政府提出的到2020年将光伏发电提高到现在的20倍，即28吉瓦（2.8万兆瓦＝2800万千瓦）的目标。
北京能高SunVert 500HE型光伏并网变流器通过低压穿越测试
2012年7月，由北京能高自主研发的SunVert 500HE型光伏并网变流器在国网电力科学研究院国家能源太阳能发电研发（实验）中心顺利通过低电压穿越全功能测试。
根据国家能源局、国家电网公司对光伏电站并网发电的要求，并网发电的光伏逆变器都必须具备低电压穿越功能，以确保电网的正常稳定运行。近年来，国内外光伏逆变器招投标项目已把具备低电压穿越能力作为“金太阳认证”后的又一道门槛。此次试验的顺利通过是北京能高电气光伏并网变流器进入大型光伏电站市场又一张强有力的通行证，再次充分体现了北京能高作为专业新能源电控产品厂商深厚的技术实力。
国家电网电科院国家能源太阳能发电研发（实验）中心是在国内唯一具有低电压穿越技术认证资格的机构。该测试依据国家电网《光伏电站接入电网技术规定》和《光伏电站接入电网测试规程》，包括三相平衡跌落及各个单相不平衡跌落测试等，需在不同跌落深度及轻载与满载两个功率点下进行。
北京能高做为国内知名的集核心技术开发、生产、销售与工程为一体的新能源企业，公司拥有完整的大功率变流器及监控系统的自主研发平台。其“SunVert 500HE型光伏并网变流器”成功应用于西北地区多个金太阳光伏示范工程以及大型光伏电站建设，取得了良好的社会经济效益。
基于塑料薄膜材料的柔性有机太阳能电池模块
卡尔斯鲁厄理工KIT加强对可印刷的有机太阳能电池研究：由光技术研究所（LTI）亚历山大。柯尔斯曼（Alexander Colsmann）博士领导的一个研究小组投入运转。这个为期四年的项目是要把有机太阳能电池的效率提升到10％以上。研究人员为此而采用了串联架构，以吸收不同谱段的光谱。联邦教育与研究部为这项研究提供了425万欧元的经费。
轻便、灵活、可选择透明或半透明、可低廉生产 - 这是这种新一代太阳能电池的优点：有机太阳能电池（塑料太阳能电池）可以直接通过印刷和涂层工艺简单地涂敷到几乎任意形状的表面。因此有机光伏可以适应不同的建筑设计：太阳能电池组件可以集成到墙壁甚至于窗户上。甚至在汽车和消费领域的委托加工方面也打开了许多新的可能性。
在生产有机太阳能电池时，可以采用成本低廉的比如凹版印刷、丝网印刷、刮刀涂敷或喷涂等印刷和涂层技术。塑料基底保证了模块柔韧性。有机太阳能电池的另一大优点是可使用非常经济的环保原料，无困难的后续处置，以及无与伦比的低廉的仅只几个月的能源回收期。
然而，有机太阳能电池现在的效率仍然很低。要想去已经成熟的无机太阳能电池抗衡，需要做更深入的研究。在KIT亚历山大。柯尔斯曼手下的青年科研人员为此采取了所谓的串联架构：两个不同的吸收特性的太阳能电池叠加在一起从而更好地吸收太阳光，实现更高的能源转换效率。卡尔斯鲁厄的科研人员采用了新材料、开发了新的器件设计、优化了稳定性并试验这种电池在日常生活中的应用结果。此外他们还把实验室的生产工艺放大到产业兼容的生产环境，以为今后的商业开发做准备。“联邦教研部的425万欧元经费可被看成是对我们工作水平的一个认可” ，在卡尔斯鲁厄理工学院光技术研究所负责有机太阳能电池组项目的柯尔斯曼说。
受到资助的还有卡理工在弗劳恩霍夫波茨坦应用聚合物研究所（IAP）、由哈特穆特·克鲁格（Hartmut Krueger）博士率领的团队以及由澳大利亚昆士兰大学保罗·布尔恩（Paul Burn）教授负责的团队，他们负责准备生产有机太阳能电池的新材料。本项目的企业赞助商是默克KGaA公司。
卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）是欧洲先进的能源研究机构之一：KIT能源中心就产业、家庭用户、服务商以及可移动性等多种能源需要开展结合基础与应用的综合研究。它以整体观分析能量循环中的转化过程和能源效率。KIT能源中心把工程技术、自然科学知识与经济、人文、社会科学以及法律等专业知识综合在一起。 KIT能源中心活动共分七个主题：能源转换、可再生能源、能源储存和能源分配、能源效率、聚变技术、核能与核安全以及能源系统分析。卡理工所倡导的科研、教学与创新支撑了德国的能源结构过渡和能源系统改造。明确科研重点包括了能源效率、可再生能源、能源存储和并网连接、电动汽车和国际科技合作的建设。
兰州化物所金属硫化物纳米结构薄膜和光电性能研究取得系列进展
金属硫化物纳米材料因其具有优异的光电特性而成为太阳能量转换、光电器件、催化等前沿领域的研究热点。通过对金属硫化物纳米结构的设计及其薄膜材料的可控合成和组装，可使其在太阳能利用和光电子集成器件等应用上发挥更大作用。
中国科学院兰州化学物理研究所固体润滑国家重点实验室贾均红研究员带领的课题组在对金属硫化物纳米材料及其功能薄膜的设计、制备和性能研究方面，取得了一系列突破和重要进展。他们利用化学浴沉积结合自组装技术在单晶硅及玻璃上可控制备了一系列金属硫化物如CuxS、CdS、In2S3及Bi2S3等纳米晶薄膜。同时，采用自组装结合紫外光刻技术制备了完整、有序的硫化物图案化薄膜，研究了图案特征对薄膜光学及光电性能的影响，并揭示了硫化物沉积薄膜的形成和生长机理。研究结果表明，通过自组装薄膜可作为一种有效的模板来控制金属硫化物纳米材料的晶轴定向、晶型选择和表面形貌，所制备的薄膜具有稳定的光电流及灵敏的光电响应特性；可通过调节图案尺寸实现对薄膜光学及光电性能的控制。这种图案化功能薄膜的特性在微型光学器件、传感器及太阳能电池等领域有着广泛的应用前景。该项研究工作得到中科院“百人计划”和国家自然科学基金项目支持。
本文地址： https://www.xsyiq.com/6693.html
网站内容如侵犯了您的权益，请联系我们删除。
