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日志

 
 

未来太阳能行业需要怎样的创新技术  

2013-07-04 11:10:46|  分类: 农业科普 |  标签: |举报 |字号 订阅

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未来太阳能行业需要怎样的创新技术

2013年07月04日 10:08
来源:中国能源报


目前,全球太阳能电池板的安装量持续快速增长,但由于供过于求,造成太阳能面板制造行业处于低迷状态。近日,在美国佛罗里达州举行的IEEE光电专家会议上,业内人士对整个太阳能产业的发展前景仍持乐观态度:虽然太阳能市场的创新势头有所减弱,但仍有不少研究取得进展。

自19世纪科学家发现晶体硅的半导体特性后,它几乎改变了整个世界。时至今日,传统太阳能电池仍主要使用晶体硅技术。几年前,硅太阳能电池板的成本为4美元/瓦。该领域著名的研究学者、澳大利亚新南威尔士大学的马丁·格林教授曾宣称,硅太阳能电池板的成本永远不可能低于1美元/瓦。但是现在再谈及此事,他表示:“成本已下降到约50美分/瓦了,而且还有可能降至36美分/瓦。”

美国能源部曾计划,到2020年实现整体太阳能电池板系统安装成本低于11美分/瓦。这一目标不仅仅指太阳能电池板的成本,还涵盖了公用事业单位因弥补太阳光的间歇性特征而制造的设施成本(具体成本取决于太阳能发电入网电量和其他因素)。格林教授认为,太阳能产业很有可能提前完成该目标。届时,太阳能的直接成本有望降至6美分/千瓦时,比新建的天然气发电厂供能成本还要低。

全球硅太阳能电池板产业一直在寻求削减制造成本和提高电池板输出功率的方法。上世纪90年代,格林教授的实验室研发出一种转化率创纪录的太阳能电池,该纪录一直保持至今。为了保持转化率,这种电池不得不使用昂贵的光刻技术来制造足够精细的电线条附着在晶体硅上,以收集太阳能电池产生的电流。随着技术的创新,现在科学家能够使用丝网印刷技术制造出精细的电线条。最新的研究表明,丝网印刷技术可以制造出宽度仅为30微米的电线,这与格林教授使用的电线宽度相似,但成本要低很多。

通过复合技术,人们有望使用更加便捷、廉价的方法在生产线上大规模制造高效率的太阳能电池,转化率也能达到前人的标准。目前已有公司研发出了制造太阳能电池前段金属触点的技术,不过后端电子触点的设计更加复杂困难,尚未有任何成果。

与此同时,美国国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员在一种新型玻璃上制造出一款柔性太阳能电池。这种玻璃由美国康宁公司制造,具有超薄和高度弯曲的特性。而该款柔性的薄膜碲化镉太阳能电池,是目前唯一一款可以在生产规模上与传统硅太阳能电池相抗衡的产品。在生产过程中,柔性电池附着在一块可弯曲的玻璃上,就像打印报纸一样,可以持续不断地采用卷对卷的方式批量制造,这样就可以通过增加产量来减少成本。

中国太阳能电池板制造企业中电光伏(China Sunergy)的联合创始人、首席技术官赵建华博士,曾是格林教授的学生和研究伙伴。不久前赵建华宣布,中电光伏正在建设一条用于生产前后两面都能吸收太阳光的“双面太阳能”电池的试验性生产线。这种太阳能电池的设计理念是,在阳光照射充足的白天,成排而列的太阳能电池板之间的太阳光会反射到电池板背面,如果这些光被吸收利用,那么就可以增加能量的产出。

这项技术特别适用于沙漠地区,在那里,太阳光的反射能力极强。数据显示,这项研究尤其适用于沙漠地带,因为此处太阳光的反光能力非常强。单面太阳能电池板可产生340瓦的电力,而双面电池板产生的电力可高达400瓦。赵建华预计,这些电池板每年可多产出10%—20%的能量。

不难想象,这些双面太阳能电池板会像篱笆一样垂直安装。太阳能电池板可以一面在上午吸收太阳光,另一面在下午吸收太阳光,使其成为在有限空间内也可以使用太阳能发电的装置。例如,将它们作为高速公路的隔音屏障。这样的布置在有沙尘天气的地区将更有优势。中东地区的很多国家似乎是使用这种太阳能电池板的理想之地。因为,这些地区除了光照强烈的优势外,平凡的沙尘暴会影响太阳能板的功率输出。垂直安装的电池板不会积存过多的沙尘,反而有可能让整个太阳能发电系统更加经济可行。

从长远来看,格林教授还是更加青睐那些基于晶体硅的技术。他希望可以通过让硅同某种或某几种其他的半导体结合,从而极大提高硅太阳能电池板的效率,进一步削减制造成本。作为添加物的各种半导体物质都应具有选择性吸收太阳光谱中部分光的特性,并将其转化为电能,来弥补硅无法有效吸收全光谱光源的不足。

实验表明,增加一种半导体可以将太阳能电池板的光电转化率从目前的25%提高到40%,再增加另一种半导体就可以使转化率提高到50%。在输出总量不变的情况下,就可以减少安装至少一半的太阳能电池板。目前,这种半导体物质相结合的方法面临的主要挑战是晶体硅中硅原子的排列结构。 未来太阳能行业需要怎样的创新技术 - 有道德才会有快乐 - 关注新闻热点 感悟人生百态,恢复历史记忆


废弃矿场“变身”太阳能绿色游客中心

2013年07月04日 10:21
来源:苏州日报


曾几何时,在高新区段的太湖边,吹着湖风、欣赏美丽太湖风光之际,却找不到一个吃饭的地方;一家人带着帐篷出来野餐,却找不到一个像样的洗手间。不过,这样的烦恼已成为过去。昨天,记者走进刚试营业的高新区镇湖游客咨询服务中心,这个昔日的废弃矿场已“变身”为游客服务中心,它像一只可爱的“大蜻蜓”,迎接着市民的到来。

高新区拥有沿太湖25公里岸线。筹建中的镇湖游客服务中心负责人告诉记者,这个建筑外观设计与湖滨环境相融合的游客服务中心,由英国BDP公司设计,以“蜻蜓点水”为设计理念,建筑主体采用全钢结构、全玻璃幕墙形式,屋顶采用世界先进的双层铝镁板、ETFE膜配合太阳能光伏发电系统。该项目是高新区第一个绿色三星建筑,最大限度地做到了节能、绿色、环保。

记者看到,这个游客中心为地下一层,地上四层组成,建筑面积达9500平方米。一层设置游客问询、规划展示、精品苏绣展示、休闲、土特产超市、户外极限运动精品店等区域;二层设有茶室、活动室等;三层设置中餐、包厢、室外茶座等; 四层为多功能一体厅等。

“这里原为一片废弃矿场。"蜻蜓点水" 后向岸边飞去的设计,与周边太湖景致里的鱼跃、野花、芦苇等相搭配,让人产生回归自然的遐想。屋面的形态和侧影与马山山峦形态有机结合,成为湖畔宕口建筑的一个实践。”中心负责人告诉记者。这里的太阳能光伏全年发电量近20万度,能满足该中心自身耗电量的36%;配套雨水综合收集系统,则可用于绿化浇灌用水、道路冲洗,非传统水利用率可达42.2%。“这是一个可让游客歇脚的地方。”该中心宾客部经理管玲告诉记者,“中心可免费提供的项目包括:景区信息咨询; 提供饮用水;提供无线上网;借用婴儿车、轮椅、拐杖、雨伞;提供导览宣传资料;进行物品寄存;进行简易医疗救护; 进行小休及观赏景区宣传片等。

普通游客都可免费乘坐观光电梯到三楼,在离地10米高处观赏太湖美景。”记者从三楼望去,茫茫太湖碧波荡漾,原生态的大小贡山尽收眼底;“天气好时,这里还能依稀眺望到太湖另一头无锡的幢幢高楼。未来,我们还会开通游艇光顾服务、租借帐篷服务等,让苏州游客近距离接触太湖之美。”

据悉,今年高新区围绕太湖25公里岸线,已对14个水闸进行了改造,这些创意水闸景观房,同样也具备一些简单的游客服务功能,都可成为游客小憩、休闲的场所。 未来太阳能行业需要怎样的创新技术 - 有道德才会有快乐 - 关注新闻热点 感悟人生百态,恢复历史记忆


太阳能大衣 既保暖又能充电

2013年07月04日 09:42
来源:广州日报



智能手机颠覆了人们以往的生活习惯,但是对于那些需要经常出门在外的人来说,智能手机的续航问题自然成为制约使用的一大短板。为了解决这个问题,一组国外研究设计团队近日开发出了一种太阳能衣服,人们在穿上这种衣服后便可以变身为一个移动充电站。

此次推出的太阳能衣服是一款原型产品,其在领部和腰部的侧面都设计了夹层用于安装太阳能电池。当夹层展开时,整件衣服看上去就像是科幻电影中的宇航服,未来感十足,此时内部的太阳能电池便可以接收阳光来为手机等随身电子设备充电。充电完毕后,用户便可以将夹层重新折叠起来,这样做一来是更加美观,二来也能够有效防止意外损坏内部的电池板和电路。

据介绍,这件太阳能衣服1小时所转化的电能便可以为一部普通的智能手机提供约50%的电力,效率还是相当可观的。而整件衣服则是由毛呢和皮革缝制而成,因此更加适合冬天穿着。 未来太阳能行业需要怎样的创新技术 - 有道德才会有快乐 - 关注新闻热点 感悟人生百态,恢复历史记忆



太阳能产业的下一个技术突破是什么?

2013年07月04日 10:16
来源:科技日报


目前,尽管随着技术的不断更新,太阳能的成本已大幅降低,但仍比化石能源要昂贵。另外,尽管太阳能电池板“遍地开花”,甚至供过于求,太阳能电池板制造业仍处于低潮。不过,太阳能市场的创新势头虽有所减弱,但仍有不少研究进展陆续“出炉”。整体而言,业界人士对太阳能产业的长远发展仍持乐观态度。

在玻璃上制造出柔性太阳能电池

传统的太阳能电池仍主打晶硅技术。几年前,硅太阳能电池板的成本为4美元/瓦。该研究领域的“带头大哥”之一、澳大利亚新南威尔士大学的马丁·格林教授曾经宣称,硅太阳能电池板的成本永远不可能低于1美元/瓦。但现在,他表示:“成本已下降到约50美分/瓦了,而且还有可能降至36美分/瓦。”

美国能源部设置的目标是,到2020年低于1美分/瓦,这一目标不仅仅指太阳能电池板的成本,而是就整个太阳能电池板安装系统而言。格林认为太阳能产业有可能提前完成这一目标。届时,太阳能的直接成本有望降至6美分/千瓦时,比新的天然气发电厂的供能成本还低。太阳能的总成本则因包括弥补太阳光的间歇性特征而制造的设施的成本,当然会更高,但精确地高多少取决于电网中有多少太阳能等因素。

硅太阳能产业的各个机构一直在想方设法削减成本并提高太阳能电池板的能量产出。上世纪90年代,格林的实验室制造出了一款转化率创纪录的太阳能电池,其记录一直坚挺地保持至今。为了获得这一转化记录,格林不得不使用昂贵的石印技术来制造精细的电线以收集太阳能电池提供的电流。但技术的稳步发展使科学家们现在能用屏幕印刷术制造出精细的电线。最近的研究表明,屏幕印刷术能制造出宽度仅为30微米的电线,与格林电线的宽度差不多,但成本要低很多。

格林表示,这一技术和其他技术联合,有望使人们能更便宜且更方便地在生产线上复制他的高效率太阳能电池。已有公司研发出了制造太阳能电池前端金属触点的技术,不过,后端电子触点的设计更困难,但他希望能有公司想出办法。

无独有偶,美国国家可再生能源实验室(NREL)已在一种新类型的玻璃(由康宁公司制造的超薄高度弯曲玻璃)上制造出了一款柔性太阳能电池。他们制造出的这款薄膜碲化镉太阳能电池是目前唯一一款可以在大规模生产上与传统硅太阳能电池相抗衡的太阳能电池。现在,这样的太阳能电池只能成批制造(硅太阳能电池也是如此),但能在一块可弯曲的玻璃上将其制造出来提供了一种可能性,那就是,可以持续不断地采用卷对卷的方式将其制造出来(就像打印报纸一样),因而可以通过增加产量来减少成本。

“双面娇娃”让太阳光无处可逃

格林以前的学生兼同事赵建华(音译),也是中国太阳能电池板制造企业中电光伏(China Sunergy)的联合创办人。赵建华上周宣布,他正在为一种前后两面都能吸收太阳光的“双面太阳能”电池建造一条试验性的生产线。这种太阳能电池的基本理念是,在白天的大部分时段,落在地面上一排排太阳能电池板之间的太阳光被反射到太阳能电池板背面,这些光有望被吸收利用,从而增加能量产出。这项研究尤其适用于沙漠地带,因为此处太阳光的反光能力非常强。单面太阳能电池板可产生340瓦的电力;而双面太阳能电池板则有望高达400瓦。赵建华希望这些太阳能电池板在一年内能将产出的能量提高20%。

这样的太阳能电池板可能会像篱笆一样被垂直安装,这样,太阳能电池板的一面在早上吸收太阳光;另一面则在下午吸收太阳光,这就使得弹丸之地上都可以安装这种太阳能电池板,例如,可以将它们作为高速公路的噪声障。而且,这种布局策略的优势有望在尘沙弥漫的地方得以彰显。中东的很多地方似乎是这种太阳能电池板的理想归宿,因为,尽管这些地方的日照特别强烈,但频繁爆发的沙尘暴会让能源产出缩水。垂直安装的太阳能电池板不会给灰尘提供“安身立命之所”,因此有望让整个太阳能系统变得更经济可行。

半导体“伴侣”或让硅太阳能电池的效率翻倍

不过,从更长远的眼光来看,格林还是将赌注压在硅上。他希望通过让硅同一、两种其他的半导体“联姻”,大大提高硅太阳能电池板的效率。其中添加的每种半导体都会选择性地吸收太阳光谱中的部分光(硅无法有效地吸收这部分光)并将其转化为电能。

增加一种半导体有望将太阳能电池板的光电转化效率从目前的20%到25%提升至40%左右。再增加另外一种半导体有望使效率高达50%,这就可以少安装至少一半的太阳能电池板。当然,这一方法面临的主要挑战是让这些半导体能很好地“联姻”,这一挑战主要由晶体硅中的硅原子的排列所制造。  未来太阳能行业需要怎样的创新技术 - 有道德才会有快乐 - 关注新闻热点 感悟人生百态,恢复历史记忆

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