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  • 可在黑暗中发电的“反太阳能电池板”,你知道吗?

    可在黑暗中发电的“反太阳能电池板”,你知道吗?

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。据外媒BGR报道称,《ACS Photonics》杂志上发表的一篇新论文显示,来自加州大学戴维斯分校的研究人员解释了其如何构建所谓的“反太阳能电池板”。 周所周知,太阳能技术目前已经用于各种各样的应用,从为民用住宅供电到在国际空间站上的太阳能电池板等。然而太阳能电池板有一个很大的局限性:它们无法在黑暗中发电。 然而,近日科学家发明的“反太阳能电池板”则带来了另一种可能性。据介绍,这种新型的“太阳能”技术有效与传统的太阳能电池板相反,传统的太阳能电池板通过捕获阳光并将其转换为可用于多种目的的能量来工作,新型“太阳能”技术则捕获从地球传播到太空的能量。 “当地球的一侧陷入黑暗时,它几乎总是变冷。热量只是另一种能量形式,从地球表面辐射出去,在大多数情况下会散失掉。这种新型的电池板在试图主动捕获热量,并利用它产生可用的能量。”该项目研究人员对此解释:“为了在日落后产生电能,我们考虑了另一种光伏概念,该概念使用地球作为热源,将夜空用作散热器,从而形成了一个“夜间光伏电池”,该电池采用了热辐射光伏技术和辐射冷却的发展领域。” 外媒称,目前,这种系统可产生的电量是太阳能电池板一天产生的能量的约25%。尽管如此,这实际上是可以捕获和使用的“自由”能量,并且在足够大的范围内,它可能非常重要。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2020-08-22 关键词: 光伏技术 太阳能技术

  • 29.15%效率的钙钛矿-硅叠层电池,你了解吗?

    29.15%效率的钙钛矿-硅叠层电池,你了解吗?

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。近日,德国海姆霍兹柏林材料所(HZB)开发出29.15%效率的钙钛矿-硅叠层电池,这是目前最高效率!这一记录效率超过了牛津光伏公司之前报道的28%效率!钙钛矿-硅叠层电池的商业化未来可期! 29.15%的器件已通过弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)的认证,进一步更新在美国国家可再生能源实验室(NREL)的图表中。 研究人员为叠层电池开发了一种特殊的电极接触层,并改进了界面层。硅底部电池来具有特殊的氧化硅顶层,用于光学耦合顶部和底部电池。 硅大部分将太阳光的红外/近红外转化为电能,而钙钛矿化合物则主要利用光谱的可见光部分。因此,由硅和钙钛矿制成的叠层太阳能电池比单独的单个电池可实现更高的效率。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2020-08-22 关键词: 太阳能电池 光伏技术 太阳能技术

  • 太阳能电池性能取得新突破的等离子体新技术,你知道吗?

    太阳能电池性能取得新突破的等离子体新技术,你知道吗?

    在现在的生活中,太阳能产品处处可见,人们用太阳能煮饭,还有太阳能热水器等等,无处不见太阳能产品,当然,最重要的还是太阳能发电,但是目前的技术并不能让人们很好利用太阳能发电。本周发表的两项不同研究表明,德国达姆施塔特技术大学与新加坡科学技术研究局合作进行的研究中,在使用等离子体增强技术改善钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性方面取得了新进展。 近年来,等离子增强已经用于旨在改善钙钛矿太阳能电池的效率和热稳定性的广泛研究中。该技术包括通过金属纳米结构增强细胞的电磁场,从而改善器件在可见光谱中的低光学吸收。上周,发表了有关该主题的两项新研究,表明对金属等离子体激元效应的兴趣近来并未减弱。在德国达姆施塔特技术大学与新加坡科学技术研究局合作进行的研究中,已对该技术的最新进展进行了分析。 研究小组解释说,表面等离子体激元对钙钛矿细胞来说特别有趣,因为它们的性质可以通过控制金属纳米结构的形状、大小和介电环境进行微调。因此,结合等离子体结构的钙钛矿细胞可能具有更薄的吸收层,不影响光学厚度,并且可以设计为半透氧器件。 科学家们描述了典型的电浆细胞钙钛矿作为设备由一个紧凑的20 - 50纳米氧化钛(二氧化钛)阻挡层,100 - 400 nm之间嵌入层电子运输材料,如介孔二氧化钛和透明导电氧化物基质,由一个洞之后运输材料夹在钙钛矿吸收器和接触电极。科学家们还描述了钙钛矿电池应用中如何通过等离子激元进行偶极子-偶极子耦合的热电子注入,光捕获和能量流向调制。他们的发现发表在《高等科学》杂志上的论文《等离子钙钛矿太阳能电池的最新进展》中。 在另一项研究发表在本周《自然》杂志上,双金属植入电浆为二氧化钛光电阳极敏化的第三代太阳能电池,印度的大师Nanak Dev大学的科学家们寻求改善二氧化钛的聚光能力敏化剂用于这种类型的细胞,同时防止复合效应。 根据研究人员的研究,通过离子注入技术将金和银纳米颗粒嵌入二氧化钛中。依赖纳米颗粒的细胞效率及其等离激元诱导的光电效应显示,其效率(相对而言)比未植入的细胞高89%。据微锂电小组分析,这种更高的效率取决于二氧化钛的增强的光收集能力,后者可以产生大量的光激发电子,并且取决于嵌入二氧化钛的光阳极中的银和金纳米粒子所产生的等离子电效应。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2020-08-22 关键词: 太阳能电池 光电效应 光伏技术

  • 你知道采用袋层压器来封装多晶太阳能电池吗?

    你知道采用袋层压器来封装多晶太阳能电池吗?

    随着社会的进步,科技的发展,人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而太阳能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能能发电。印度科学家使用了一种袋层压器来封装多晶太阳能电池。研究人员声称,这样的设备比表面涂有聚合物涂层的太阳能电池具有更好的紫外线光子吸收能力。 印度马杜赖·卡马拉吉大学的研究人员声称,小袋层压可以用于封装太阳能电池,这种小袋层压通常用于通过将文件密封在坚固的塑料盖中来加强文件强度。 科学家们说,他们用这种方式制作的太阳能电池比用聚合物表面涂层处理的设备能更好地吸收紫外线(UV)光子。 这项研究忽略了耐用性和成本等因素,只专注于部署这种快速、低成本的封装技术在实验室水平上进行测试的技术可行性。研究合著者Vasu Veerapandy表示:“与传统的层压技术相比,这种技术的终极优势是简单,传统层压技术既繁琐又耗能。这可以用任何实验室都负担得起的桌面袋压片机来完成。” 研究人员使用压膜器封装了一个3平方厘米的纹理多晶硅方形太阳能光伏晶片,并将其性能与涂有聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的设备进行了比较。 研究人员写道:“在封装剂的作用下,电池的漫反射在紫外区表现出更好的光子吸收,这从提高的外部量子效率中得到了验证。” 研究小组说,被封装的电池会损失一小部分可见光光子,但电子性能没有受到影响。“另一方面,涂有PMMA的电池显示出了出色的光子到电子转换,但这并没有导致有效的电荷收集,”学者们说。 Veerapandy说:“我们的结论是,通过小尺寸袋层压的封装对于使用电池模拟模块性能的实验室规模实验是一种更好的被动方法,而聚合物表面涂层会影响太阳能电池的电性能。” 该研究的合著者说,贴膜所需的类型可以达到贴膜一张身份证的价格。“所以它不会给设备制造增加任何显著的成本,”这位学者说。“如果衣服保持平整,不会起皱,破损的几率就很小。” 研究人员提出,分层的方法可以降低利用太阳能为微生物去污、生物仪器和使用光度系统定量测定硝酸酶和水质,或太阳能废物回收等小规模研究工作提供动力的成本。 Veerapandy说:“这项研究的结果是有希望的,并且表明了未来工作的需要。”“本研究中使用的方法应该用于其他光伏材料,以确保结果可以推广,而不仅仅适用于晶体硅。” 据微锂电小组分析,这种分层方法可以进一步与用于前、后和夹层涂层的聚合物进行比较,这种技术可以在紫外线加速条件下进行耐久性测试。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-08-22 关键词: 太阳能电池 印度光伏市场 光伏技术

  • 你知道使用钻孔热能储存太阳能吗?

    你知道使用钻孔热能储存太阳能吗?

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。挪威德拉曼市已经开始测试一项利用地面钻孔的季节性光伏储能项目。该项目的运营者利用光伏组件产生的电力通过二氧化碳热泵和室外空气产生热量。除了太阳能集热器产生的热量外,二氧化碳泵还在春天、夏天和秋天产生热量。 挪威德拉曼市下属的Drammen Eiendom KF公司开发了一个将太阳能储能为热能的项目。该系统可以在100个花岗岩片麻岩钻孔中储存150平方米的太阳能集热器和1000平方米的光伏板所提供的能量,每个孔的深度约为50米。 挪威科技大学(NTNU)的浅层地热能和水文地质学专家、工程服务提供商Asplan Viak的兰迪·卡尔斯皮·拉姆斯塔德(Randi Kalskin Ramstad)说:“GeoTermos预计将在供暖季节以各种温度等级的热能形式每年返回大约35万千瓦小时。” 光伏装置提供的电力通过使用空气作为二氧化碳热泵的热源产生热量。热量在春天、夏天和秋天储存在钻孔里。在冬天,它被用于附近一些学校建筑的低温供暖。 能源系统的系统性能相当高,随着钻孔的热充电,电站的运行现在才刚刚开始。 水被用作井眼中的集流体,与基于乙二醇的集流体相比,它具有多个优点,包括更低的粘度,更好的热性能和更低的成本。 GeoTermos系统带有储能,热泵和蓄能箱,能够在峰值负荷期间的短时间内提供约300 千瓦的热能,并受温度水平和热能需求的调节。 这个200千瓦的光伏装置是由当地太阳能技术安装公司斯堪的纳维亚SAS建造的,安装在一所学校的四个不同的屋顶上。300万挪威克朗(29.9万美元)系统依赖于616松下VBHN 325 SJ47光伏组件和SolarEdge三相SE25K逆变器。 整个GeoTermos项目的估计成本约为1000万挪威克朗。卡尔斯金·拉姆斯塔德说:“由于该项目是德拉曼省市一所新学校的采购和建设合同的一部分,所以目前还无法获得确切的数字。” 卡尔斯金·拉姆斯塔德说:“我们相信GeoTermos系统或GeoTermos的调整变体,将成为未来绿色能源难题的一个重要部分,在这个能源系统中,几种可再生能源和挥发性能源作为一个整体相互作用。为了克服这一挑战,我们需要季节性储存足够的能源,从能源过剩时期到高峰负荷时期,以及能源和电力短缺时期,尤其是在挪威的供暖季节。” 据调查,该项目由Enova资助,Enova是一家国有企业,资助有助于减少温室气体排放的技术的开发。它是正在进行的RockStore研究项目的一个重要测试装置,Asplan Viak和NTNU与挪威研究中心(NORCE)、Sintef独立研究组织、挪威能源监管局(NVE)以及其他实体一起参与了该项目。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2020-08-22 关键词: 光伏储能 挪威光伏市场 光伏技术

  • 你知道光伏系统两类故障处理方法吗?

    你知道光伏系统两类故障处理方法吗?

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。逆变器是光伏系统的安全管家中心,在光伏系统运行时,不仅时时刻刻检查逆变器本身的健康状态,如逆变器内部腔体温度、主要元器件的温度和运行情况,还有母线电压、芯片之间的通讯情况等等,还要检测组件和直流系统的绝缘、电压电流,以及交流输出的电压、电流、频率等等,一旦出现故障,需及时处理。 但经常做逆变器维护的人会发现:逆变器并不是一出现故障就会停机运行,有些故障,逆变器只会显示警告、亮红灯,不会马上停机;有些故障逆变器会停机,但停机时间有长有短。这是什么原因呢? 逆变器故障就像人生病一样,有大有小,有些病可自愈或自己吃药可好,不影响工作,如普通感冒,有些病则要去医院治疗。逆变器的故障也分为一般性故障和严重性故障,提升系统发电量是最主要的目标,有些小故障影响不大,系统还可运行,如果一出现故障就停机,会影响系统的发电量,但如果选择在晚上或者阴天停机维修,对发电的影响更小。有些故障涉及到人身和设备的安全、或者安规,逆变器必须马上停机。 一般性故障 一般性故障故障逆变器会在机器、监控发出报警,红灯闪或者有报警的嗡鸣声,提示要尽快处理,但也可稍晚一点处理。有以下几种警告情形: 1)漏电流:直流和交流线绝缘电阻过小都会出现漏电流,大部分厂家都会设定两个绝缘电阻值,如100千欧和50千欧,低于100千欧逆变器就会报警告,但不停机,让维护人员封闭现场,晚上再处理,稍低于这个值对设备影响不大;但如果低于50千欧,涉及到安规,就必须马上停机。 2)风扇故障:大型逆变器一般有3个或者以上的风扇,现在逆变器一般采用智能风冷,风扇要到一定的温度才会开启,并且风速随温度升高而升高,所以如果检测到一个风扇不转,逆变器其实并不需要马上停机,还可运行一段时间,只是输出功率稍微降低一点便可,因为从发现故障到维修还需要一段时间,继续运行可以减少一部分电费损失。 3)对外通讯故障:逆变器对外通讯很重要,但并不是说时时刻刻都需要,稍晚一点接上也是可行。 4)组串接入故障:如果一个组串发生断路,或者短路事故,把这一串组串拔出来即可,不影响别的组串发电。 一般性故障的共性:不会对人身和逆变器的安全产生大的影响,事态不会马上扩大,可以缓一下处理,但并不表示事件不处理,凡是逆变器出现报警都必须尽快处理,等故障消除后才能正常运转。 严重性故障 当逆变器检测到严重性故障,会马上启动保障机制,逆变器停止运行,防止事情进一步扩大。如以下几种情形: 机器严重故障:如温度过高、过流保护、母线电压异常、继电器异常、驱动异常、辅助电源异常等等。逆变器如果出现硬件或软件故障,本身就不会运行了,当然也就停机了。 安全方面:直流电压过高、直流绝缘阻抗低,AFCI直流拉弧,这些故障如果不当即处理,就有可能引发人身触电事故,或者火灾事故,或者影响电网其它设备正常运行。 安规方面:电网电压异常,无市电,电网频率异常、直流分量高等等。逆变器有很多安规方面的标准,其中绝大部分是逆变器的设计要求方面的,在系统运行过程是出现超过安规的情况,主要表现在电网电压和频率方面。 国家标准规定,交流输出侧过电压/欠电压保护范围是额定电压的85%到110%,当超过这个标准时,逆变器要停止运行。单相并网的额定电压是230V,当电网电压低于195.5V或者高于253V时;三相并网的电压是400V,当电网电压低于340V或者高于440V时,逆变器原则上要停机。频率在49.5Hz到50.2Hz之间,逆变器可以持续运行,如在48Hz到50.2Hz之间,逆变器10分钟之内要停机,如果低于48Hz,逆变器要在0.2秒内停机。 逆变器是光伏系统的安全管家,古瑞瓦特为了方便投资方管理电站,设计了多种监控工具,在手机APP端和电脑端可随时随地查看电站的运行情况,如果出现故障会以短讯,邮件等各种方式提醒电站管理者;电站投资方也应养成经常看电站运行数据的习惯,发现问题及时解决。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2020-08-22 关键词: 光伏逆变器 古瑞瓦特 光伏技术

  • 柔性太阳能电池的未来的发展,你知道吗?

    柔性太阳能电池的未来的发展,你知道吗?

    随着社会的进步,科技的发展,人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而太阳能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能能发电。能源问题是人类面临的一个严峻问题。取之不尽、用之不竭的太阳能是清洁能源时代的宠儿。 太阳能电池是把太阳能转化为电能的重要装置,其光电转化效率和稳定性成为业内关注的焦点。日前,澳大利亚昆士兰大学教授王连洲课题组基于近些年在太阳能电池、快充型储能电池和集成型太阳能充电电池领域的新探索,在《储能材料》上发表了一篇题为《柔性太阳能充电系统》的综述。 在国内,中国科学院院士李永舫自2000年开始从事共轭高分子转入有机聚合物太阳能电池的研究。他告诉《中国科学报》:“有机聚合物太阳能电池与传统硅基太阳能电池相比,最大的特点是可以做成柔性和半透明,整体耗能低很多。” 寻找电池器件材料 20世纪50年代,太阳能电池开始兴起并发展至今,现在应用比较普遍的是硅基太阳能电池。此外,还有无机半导体薄膜太阳能电池、染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池、有机聚合物太阳能电池等。 不同太阳能电池结构不一样,比如有机聚合物太阳能电池的有机光敏带由P型有机半导体(容易给出电子)构成的给体、N型半导体(容易接收电子)构成的受体组成,形成很薄的柔性活性层,在外电路接通下产生光电流。钙钛矿太阳能电池与有机聚合物太阳能电池类似,具有三明治结构,主要的不同在于光敏层,它是有机无机杂化构成的钙钛矿结构。 李永舫以硅基太阳能电池为例介绍道,硅基太阳能电池在生产过程中耗能较高,尤其是原材料的支配,以及硅要达到99.9999%纯化,这个纯化过程也需要耗能。 他说:“硅基太阳能电池要使用6~7年才能把生产过程中的耗能收回来,而有机聚合物太阳能电池的能耗大概一年左右就可以收回,但存在稳定性问题,导致使用寿命不长,反观硅基太阳能电池使用寿命可达20年。 2017年,英国、意大利、西班牙等7个国家的15家企业研究机构组成欧洲Powerweave研发团队,开展基于染料敏化纤维材料太阳能光伏电池技术和电能储存纤维材料薄膜蓄电池技术的有机组合的原位集成技术研究。 来自中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员葛子义团队发现,当前大多数有机太阳能电池的研究结果都是基于刚性的氧化锡(ITO)玻璃基板。然而,ITO在塑料基板上存在导电性差和机械脆性等问题,另外ITO通常在高温下通过真空溅射进行加工,这使得其价格昂贵,不利于采用大面积印刷和卷对卷来制备。 为此,葛子义团队开发了低温酸处理PEDOT/PSS电极替代需要高温溅射且昂贵的ITO电极。团队称,这类全溶液加工的柔性有机太阳能电池非常符合卷对卷印刷和刮涂等大面积制备工艺的技术要求,为有机太阳能电池低成本柔性化制备提供了重要的参考途径。 提升光电转换效率 记者获悉,葛子义团队利用全溶液加工技术,采用PBDB-T和IT-M非富勒烯活性层,制备了全湿法加工非ITO的单结柔性有机太阳能电池,电池的能量转换效率达到10.12%。 有机聚合物太阳能电池的研究兴起于20世纪60年代,当时的转换效率非常低。李永舫最开始研究有机聚合物太阳能电池时由于条件不太好,效率也一直不高。2004年前后,李永舫团队开始思考如何提高材料的光电转换效率。 “太阳能转化成电能,首先要求光伏材料对光有较宽和强的吸收,另外给体材料要有高的空穴迁移率,受体材料要有高的电子迁移率。”李永舫回忆道,“我们当年选择了富勒烯衍生物受体,其电子迁移率较高,随后我们的关注点转到给体材料。” “我们那个时候就想到了共轭侧链这个概念。”李永舫解释道,“由于共轭高峰的主链传输很快,有了共轭侧链就像搭了座桥,使电荷在这条共轭侧链上传输也比较快,提高空穴迁移率,进而提升光伏性能。” 近年来,提升材料光电转化效率已成为太阳能电池的主流研究方向。南开大学化学学院教授陈永胜在柔性透明电极与柔性有机太阳能电池领域研究中发现,获得高性能的柔性透明电极是研发高效柔性有机光电器件的前提,也是目前该领域的核心难题。“因此,如何获得同时具有高导电、高透光、低表面粗糙度以及制备方法简单、绿色的柔性透明电极,是一项巨大的挑战。” 2019年11月,陈永胜团队在《自然—电子学》发表文章,介绍了团队制备出同时具有高导电、高透光且低表面粗糙度的银纳米线柔性透明电极,将其用于构筑柔性有机太阳能电池,与使用商业氧化铟锡玻璃电极的器件性能相当,光电转化效率可达16.5%,刷新了当时文献报道的柔性有机/高分子太阳能电池光电转化效率的最高纪录。 多领域的潜在应用 王连洲团队在综述文章里指出,由于太阳光自身的强度不稳定性以及间歇性,促使该领域的科研人员进一步探索光伏能源生成与储存的集成系统,促进了太阳能充电储能系统的发展。 南京工业大学先进材料研究院教授陈永华告诉《中国科学报》:“太阳能充电储能系统比较适合应用于物联网和人机互动等领域,前提是需要提升光电转换和存储效率。”此前,陈永华团队寻找并设计出能够稳定钙钛矿结构的有机胺分子,制备出的层状钙钛矿太阳能电池光电转换效率得到明显提升。 如今,太阳能充电储能系统已被广泛研究并应用于智能电网、房屋能源供给、通勤电动车辆、家用电子产品,以及便携式可穿戴电子设备中。在设计新一代可穿戴便携式能源设备尤其是太阳能充电储能系统时,王连洲团队意识到,柔韧性及可便携性是必须考虑的两大关键指标。 王连洲团队表示,相比于传统的刚性器件,柔性薄膜太阳能电池因低温制备及易实现的面板安装技术而大大降低了成本。此外,将柔性的薄膜光伏系统与储能系统结合起来,不仅可以实现便携可穿戴设备的无线充电,还可以极大地提高电池的工作时长,实现更为广泛、精细的应用。 中国科学院电工研究所副研究员原郭丰向《中国科学报》介绍道,柔性太阳能光伏发电与储存一体化技术,具有明显的表面结构适应性强、易弯曲、重量轻、无需额外安装费用等优势,可灵活应用于服饰、户外装备、建筑物、交通运输工具、电子设备等需要遮阳及复杂结构的物体外表面,也可以作为光伏发电储存一体化系统进行使用。 原郭丰还指出:“柔性太阳能光伏发电与储存一体化技术仍然面临材料的制备及其稳定性、复杂条件下材料寿命、光电转化效率、充放电效率、安全性以及成本等诸多问题。”目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-08-22 关键词: 钙钛矿太阳能电池 柔性太阳能电池 光伏技术

  • 太阳能电池微调等离子体新技术,你知道吗?

    太阳能电池微调等离子体新技术,你知道吗?

    在现在的生活中,太阳能产品处处可见,人们用太阳能煮饭,还有太阳能热水器等等,无处不见太阳能产品,当然,最重要的还是太阳能发电,但是目前的技术并不能让人们很好利用太阳能发电。本周发表的两项不同研究表明,德国达姆施塔特技术大学与新加坡科学技术研究局合作进行的研究中,在使用等离子体增强技术改善钙钛矿太阳能电池的性能和稳定性方面取得了新进展。 近年来,等离子增强已经用于旨在改善钙钛矿太阳能电池的效率和热稳定性的广泛研究中。该技术包括通过金属纳米结构增强细胞的电磁场,从而改善器件在可见光谱中的低光学吸收。上周,发表了有关该主题的两项新研究,表明对金属等离子体激元效应的兴趣近来并未减弱。在德国达姆施塔特技术大学与新加坡科学技术研究局合作进行的研究中,已对该技术的最新进展进行了分析。 研究小组解释说,表面等离子体激元对钙钛矿细胞来说特别有趣,因为它们的性质可以通过控制金属纳米结构的形状、大小和介电环境进行微调。因此,结合等离子体结构的钙钛矿细胞可能具有更薄的吸收层,不影响光学厚度,并且可以设计为半透氧器件。 科学家们描述了典型的电浆细胞钙钛矿作为设备由一个紧凑的20 - 50纳米氧化钛(二氧化钛)阻挡层,100 - 400 nm之间嵌入层电子运输材料,如介孔二氧化钛和透明导电氧化物基质,由一个洞之后运输材料夹在钙钛矿吸收器和接触电极。科学家们还描述了钙钛矿电池应用中如何通过等离子激元进行偶极子-偶极子耦合的热电子注入,光捕获和能量流向调制。他们的发现发表在《高等科学》杂志上的论文《等离子钙钛矿太阳能电池的最新进展》中。 在另一项研究发表在本周《自然》杂志上,双金属植入电浆为二氧化钛光电阳极敏化的第三代太阳能电池,印度的大师Nanak Dev大学的科学家们寻求改善二氧化钛的聚光能力敏化剂用于这种类型的细胞,同时防止复合效应。 根据研究人员的研究,通过离子注入技术将金和银纳米颗粒嵌入二氧化钛中。依赖纳米颗粒的细胞效率及其等离激元诱导的光电效应显示,其效率(相对而言)比未植入的细胞高89%。据微锂电小组分析,这种更高的效率取决于二氧化钛的增强的光收集能力,后者可以产生大量的光激发电子,并且取决于嵌入二氧化钛的光阳极中的银和金纳米粒子所产生的等离子电效应。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2020-05-28 关键词: 太阳能电池 光电效应 光伏技术

  • 钙钛矿-硅叠层电池

    钙钛矿-硅叠层电池

    无处不见太阳能产品,当然,最重要的还是太阳能发电,但是目前的技术并不能让人们很好利用太阳能发电。近日,德国海姆霍兹柏林材料所(HZB)开发出29.15%效率的钙钛矿-硅叠层电池,这是目前最高效率!这一记录效率超过了牛津光伏公司之前报道的28%效率!钙钛矿-硅叠层电池的商业化未来可期! 29.15%的器件已通过弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(ISE)的认证,进一步更新在美国国家可再生能源实验室(NREL)的图表中。 研究人员为叠层电池开发了一种特殊的电极接触层,并改进了界面层。硅底部电池来具有特殊的氧化硅顶层,用于光学耦合顶部和底部电池。 硅大部分将太阳光的红外/近红外转化为电能,而钙钛矿化合物则主要利用光谱的可见光部分。因此,由硅和钙钛矿制成的叠层太阳能电池比单独的单个电池可实现更高的效率。当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2020-03-11 关键词: 太阳能电池 光伏技术 太阳能技术

  • 太阳能电池新涂膜技术

    太阳能电池新涂膜技术

    再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。武汉大学高等研究院科研人员日前提出新的逐层刮涂技术,该技术不仅使薄膜性能更高,还可应用于有机光伏器件的大面积制备。 有机太阳能电池具有成本低、质量轻、可制成半透明和柔性器件等特点。武汉大学闵杰研究员课题组利用旋涂及刮涂两种不同工艺,通过逐层溶液法成功制备出垂直相分离好、电荷传输及收集效率高的活性层结构。该活性层结构不仅展现出更高的光电转换效率,还具有更加良好的器件热稳定性。 随后,他们利用开发的逐层刮涂技术,成功制备出效率超过10%的非富勒烯有机太阳能电池。该项工作为有机太阳能电池的大面积制备提供了一种新的涂膜技术。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-09 关键词: 太阳能电池 新涂膜技术 光伏技术

  • 光伏单晶炉氩气净化回收技术

    光伏单晶炉氩气净化回收技术

    特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。近日,中科院大连化物所李灿院士带领团队与大连连城数控机器股份有限公司合作研发出光伏单晶炉氩气净化回收技术。该技术为光伏晶硅大规模生产提供了技术保障,填补了我国在太阳能光伏晶硅制造领域这一技术空白。 氩气在空气中含量极低(仅0.93%), 通常作为副产物从空分制氧过程中分离提取,高纯氩气生产成本较高。高纯氩气(纯度>99.999%)是单晶硅和多晶硅制备过程中必不可少的净化和保护气。近年来,太阳能光伏发电行业发展迅猛,氩气需求量激增,其价格持续攀升,甚至出现供不应求的局面,严重影响、甚至制约我国光伏产业的发展。国外氩气净化回收技术昂贵、且产能规模有限。因此,研发具有自主知识产权的低成本、高产能氩气净化回收技术成为亟待解决的任务。 研究人员研发出高活性、高稳定性的相关催化技术,并根据规模化光伏单晶炉氩气净化回收的工业需求,开发出成套工艺技术及其装备,中试样机于2019年12月在包头美科硅能源有限公司一次开车成功。在较温和条件下,有效消除单晶炉氩气尾气中多种杂质,净化后氩气中各种杂质浓度低于0.5 ppm,远优于光伏晶硅生产过程的PV6-1110氩气行业标准(杂质浓度<10 ppm)。 此技术在实际工况条件下能够同时满足至少4至6台单晶炉氩气尾气净化要求,将大幅度减少晶硅制造过程中高纯氩气的消耗量,帮助光伏企业克服氩气供给波动的影响。中试装置的开车成功,为后续量产奠定了技术基础。 本项成功技术,进一步降低了太阳能发电成本,为太阳能光伏行业带来可观的经济效益,有效提升我国光伏行业的核心竞争力。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-09 关键词: 光伏市场 单晶炉 光伏技术

  • 太阳能电池的钙钛矿薄膜中的裂缝

    太阳能电池的钙钛矿薄膜中的裂缝

    人们用太阳能煮饭,还有太阳能热水器等等,无处不见太阳能产品,当然,最重要的还是太阳能发电,但是目前的技术并不能让人们很好利用太阳能发电。新的研究表明,破裂的钙钛矿薄膜(左)可以在轻微加热和压缩的情况下完全愈合(右)。这一发现预示着下一代太阳能电池中钙钛矿薄膜的长期可靠性。 一项新研究揭示了在下一代太阳能电池中使用钙钛矿材料的可能性的好消息。 这项发表在《Acta Materialia》杂志上的研究发现,尽管钙钛矿薄膜易于破裂,但这些裂缝在压缩和一点点热量的情况下很容易愈合。研究人员说,这预示着在太阳能电池技术中可以使用廉价的钙钛矿来替代或补充价格昂贵的硅,这是一个好兆头。 布朗工程学院的奥蒂斯·兰德尔(Otis E. Randall)教授、布朗分子与纳米级创新研究所所长尼丁·帕德特(Nitin Padture)表示:“钙钛矿太阳能电池的效率正在非常快地增长,现在实验室电池以及可以与硅太阳能电池匹敌。每个人都追求高效率,这很重要,但是如果我们要将这种太阳能电池技术推向市场,我们还需要考虑长期耐用性和机械可靠性。这就是这项研究的目的。” 钙钛矿是一种广泛的晶体材料,于2009年被首次引入太阳能电池。那些最早的钙钛矿太阳能电池的功率转换效率约为4%,但如今已超过25%,与传统硅基本相同。钙钛矿型太阳能电池的优势在于,其制造成本仅为硅成本的一小部分,从而有可能削减太阳能发电设备的成本。钙钛矿还可以制成半透明且具有柔性的薄膜,从而有可能为产生能量的窗户或帐篷或背包中的轻质,柔性太阳能电池扫清道路。 但是,钙钛矿型太阳能电池的低成本和易制造性伴随着其他代价。 负责这项研究的帕德特说:“在材料科学中,容易制造的东西也往往容易被破坏。钙钛矿非常脆,这是事实。但是在这里,我们证明了它们也很容易修复-可以通过压缩钙钛矿膜或适度加热来治愈钙钛矿膜中的裂纹。” 在这项研究中,该论文的第一作者、帕德特实验室的博士生斯里尼瓦斯·亚达瓦利(Srinivas Yadavalli)和将钙钛矿薄膜沉积在了塑料基材上。然后,他弯曲基板,以在钙钛矿膜上施加拉伸应力,同时使用扫描电子显微镜(SEM)检测裂纹。一旦薄膜破裂,研究人员便将基材向相反方向弯曲,以查看压应力是否能治愈这些裂缝。 果然,SEM图像显示裂纹已消失。为了确保裂缝被完全治愈而不仅是被隐藏,研究人员使用了一种称为X射线衍射的技术。通过测量材料原子晶格的大小,该技术可以揭示以前破裂的区域现在是否能够承受机械载荷 - 裂缝已被治愈的确定迹象。这些测试表明裂纹已完全愈合。 研究人员发现,热量在愈合裂纹方面同样有效。大约100摄氏度 - 由材料科学标准这是相当温和的加热温度 - 就足以完全愈合钙钛矿薄膜上的裂纹。 帕德特表示,该研究旨在更好地了解钙钛矿材料的基本特性,需要做更多的工作来开发在商业环境中应用该信息的方法。随着这些类型的太阳能电池走向商业化,知道钙钛矿薄膜易于修复可能会很有用。 “这是个好消息,” 帕德特说。“这表明相当简单的修复方法可能有助于维持这类太阳能电池的性能。”目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-06 关键词: 太阳能电池 钙钛矿薄膜 光伏技术

  • 光伏平价时代

    光伏平价时代

    人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而太阳能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能能发电。光伏发电成本的快速下降得益于技术进步、政策扶持和规模化发展,产能放量与技术迭代将推动行业进入新一轮景气周期。中国多晶硅、硅片、电池、组件四大主要环节在全球市场的份额均处于领先地位,光伏“531”新政后市场需求急冻,产品价格跳水,价格的下降刺激海外需求增长。受此影响,2019年中国光伏各环节产业规模延续快速增长势头,光伏产品(硅片、电池片、组件)出口总额207.8亿美元,同比增长31.3%。 2018年年底,国内单体装机最大(500MW)的光伏领跑者项目在青海格尔木正式并网发电,随着光伏度电成本的持续下降,落后产能加速淘汰,平价上网逐渐成为可能,2020年,光伏项目支持政策较上年提前部署,国内市场在连续下滑两年之后将迎来复苏,预计2020年光伏新增装机量可达35GW-45GW,各环节龙头企业将率先获益。技术层面上,N型电池片将以更高的转换效率和类半导体的加工工艺推动光伏产业继续降本增效,预计随着后续设备国产化的推进,异质结技术有望获得突破,渗透率有望大幅提升。 平价上网临近 据国际可再生能源署(IRENA)统计,全球光伏度电成本下降很快,从2010年的约2.6元/千瓦时下降至2018年的约0.6元/千瓦时,降幅达77%。中国光伏协会(CPIA)发布的《光伏行业2019年回顾和2020年展望报告》显示,在澳大利亚、智利、埃及、法国、印度、以色列、意大利、沙特、南非、西班牙、阿联酋等国家,光伏已为最具竞争力的电力产品,伍德麦肯兹2019年的统计显示,中国光伏成本在过去三年下降了近40%,降本速度略快于全球平均水平,按照其测算,预计光伏度电成本将于2026年低于煤电成本。 2020年,光伏项目支持政策提前开始部署,1月23日,国家能源局发布《关于2020年风电、光伏发电项目建设有关事项通知(征求意见稿)》,财政部、发改委、能源局联合发布《关于促进非水可再生能源发电健康发展若干意见》,以及《可再生能源电价附加资金管理办法》。征求意见稿继续明确优先支持平价项目,要求项目信息于2020年3月中旬报送能源局,项目必须在2020年年底前能够备案且开工建设。 国家能源局数据显示,截至2019年9月底,中国光伏发电装机190.19GW,2019前三季度新增装机15.99GW,同比下降53.7%。东北证券指出,2019年5月公布的第一批平价项目中,光伏项目合计14.78GW,由于开工与并网限制较弱,2019年完成度低;2020年各方对于政策熟悉程度加强,政策进度整体提前两个月,预计竞价项目年内落地比例远高于2019年。方正证券认为,由于政策变化的原因,2018年和2019年国内光伏市场连续下滑,2019年还有大量项目会结转延续到2020年并网,预计规模可达15GW;2020年政策将具备连续性,项目实施时间比较充足,在年底前顺利并网的概率较大,国内市场在连续下滑两年之后将迎来复苏,预计2020年光伏新增装机量可达40GW-45GW,同比增长50%-70%。 扩产高峰 受益于海外需求爆发,2019年,中国光伏各环节产业规模延续快速增长势头,其中硅料产量达34.2万吨,同比增长 32%;硅片产量134.6GW,同比增长25.7%;电池片产量108.6GW,同比增长27.7GW;组件产量 98.6GW,同比增长17%。2019 年,中国光伏发电渗透率达到2.6%,超过全球平均水平。CPIA预测,2020年,全球光伏新增装机130-140GW,同比增长8%-17%;其中中国2020年光伏新增装机35 GW -45GW,同比增长16%-50%。国金证券预计,2020年,全球光伏新增装机有望达140GW-150GW,同比增长17%-25%;2020年,中国光伏新增装机有望达40GW-50GW,同比增长33%-67%。 面对全球巨大的增量空间,国产龙头厂商未来将显著受益。据统计,2019年单晶硅片市占率达到65%,首次超过多晶硅片。国金证券指出,硅棒/硅片环节是目前整个光伏产业链利润最丰厚的环节,光伏行业龙头隆基股份、中环股份的利润主要来自此环节;硅片环节开始向210mm超大尺寸硅片方向发展,单晶硅及相关设备有望进行新一轮行业洗牌。 国内主要生产企业产能目标均大幅增加,中环股份于2019年3月与呼和浩特市政府签署“中环五期25GW单晶硅项目”合作协议书,建成达产后年产能将达到25GW,届时“中环产业园”单晶硅年产能将超过50GW;上机数控金刚线切片机的市占率约占全球的三分之一,该公司于2019年5月签署《包头年产5GW单晶硅拉晶生产项目投资协议》;隆基股份于2020年1月签订楚雄年产20GW单晶硅片建设项目,2月签订西安年产10GW单晶电池及配套中试项目,到2020年年底计划单晶硅棒/硅片产能可达到50GW。 目前,电池片环节CR5企业产量总和为41.2GW,占全国总产量的37.9%,同比增长8.4个百分点;产量超2GW的达到20 家,占比达77.7%,同比增长14.9个百分点。2018年以来,随着PERC电池片技术的推出,单晶硅片转换效率优势更为明显,电池片厂商主动向单晶PERC产线转移,单晶逐步完成对多晶的替代。中国可再生能源协会光伏专业委员会(CPVS)的数据显示,2019年单晶硅PERC电池国内最高效率为24.03%;成本方面,根据PV Infolink公布的价格情况,单晶PERC电池片价格已下降至0.92元-0.95元/片,低于传统BSF电池片价格0.98元-1元/片,预计未来几年PERC电池技术路线将继续占据市场主导地位。 PERC产线前道设备以捷佳伟创为行业龙头,后道设备以迈为股份为龙头,激光SE、激光开槽设备以帝尔激光为龙头。根据PV Infolink预测,截至2019年年底,国内PERC产能约116GW,2020年仍有42GW左右扩产规模。近日,电池片龙头企业纷纷宣布扩产,通威股份宣布投资建设年产30GW高效太阳能电池及配套项目,一期7.5GW项目预计于2021年年内建成投产;隆基宣布签订西安年产10GW单晶电池及配套中试项目;ST爱旭计划高效晶硅太阳能电池产能2020年年底达到22GW,2021年年底达到32GW,2022年年底达到45GW;晶澳科技宣布投资建设义乌年产10GW高效电池和10GW高效组件及配套项目,其全资子公司晶澳太阳能有限公司将投资3.6GW高效电池升级项目。 新一轮技术迭代 光伏是一个降本驱动需求的行业,光伏技术路线从P型向N型跨越将迎来新一轮技术周期,N型电池片技术主要包括N-Pert、TopCon、异质结(HJT)和IBC四大技术方向。2019年电池片转化效率在提升,以M2硅片为例,P-PERC电池片产业化效率达到22.35%,N-PERT+TopCon转化效率为22.75%,N-HJT电池为23%,IBC电池为23.65%。目前,主流的P型电池片的转换效率提升空间有限,技术进步速度放缓,N型电池片更高的转换效率和类半导体的加工工艺是光伏继续降本增效的下一个核心驱动力。 国产设备已经在异质结各技术环节中取得突破,2018年5月,通威太阳能、上海微系统所、三峡资管签订了硅基异质结 SHJ 太阳能电池产业化战略合作协议,三方将共建合资公司,从事SHJ太阳能电池中试线和产业化运营,预计随着后续设备国产化的推进,异质结技术有望获得突破,渗透率有望大幅提升。 2019年8月,捷佳伟创HJT单晶制绒清洗设备研发、透光导电薄膜设备(RPD设备)研发、金属电极丝网印刷线研发已基本完成,进入工艺验证阶段,HJT整线生产设备国产化正在积极推进中;背钝化技术氧化铝镀膜设备研发已形成批量生产销售;TOPCon电池工艺技术钝化设备研发已进入工艺验证阶段。迈为股份除供应优质丝网印刷设备外,也在研发并验证CVD设备,致力于为客户提供HJT整线解决方案。2018年11月17日至2019年11月16日,迈为股份与通威系签订的日常经营合同累计金额为4.17亿元,占该公司2018年主营业务收入的52.96%,目前通威的HJT中试线规模已达400MW。2019年7月,山煤国际发布公告表示,计划建设总规模10GW 的异质结电池生产线项目。2019年12月,爱康科技拟通过定增投资1GW高效异质结光伏电池及组件。东方日升年产2.5GW高效异质结电池与组件生产项目预计在2021年竣工。 中银国际证券预计,HJT等先进技术预期3年后有望迎来爆发式扩产新机遇。国盛证券分析指出,随着N型电池片技术逐步成熟,预计到2025年,行业有望完成从P型向N型的跨越,在新技术在完成量产化之前,与Perc相比,TopCon和异质结将主要定位高端需求,同时先布局者在设备调试初期积累的经验和工艺有助于缩短新扩产能的调试时间,从而获得后续渗透率提升带来的红利。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-06 关键词: 光伏市场 平价上网 光伏技术

  • 水下发电的太阳能电池

    水下发电的太阳能电池

    虽然太阳能电池在置于水下时,发电功率会大幅降低,这是对这个课题的研究也并非毫无益处。科技的发展,人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而太阳能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能能发电。近日印度的研究人员就表示,置于水中的太阳能电池可以用于监测传感器,从而应用于商业和国防领域。 位于皮拉尼-海得拉巴校区的伯拉理工学院、印度理工学以及印度国防材料研发机构的科学家们表示,采用松下的非晶硅电池作为测试对象,浸在水中的太阳能电池相对来说处于一个较低的温度,是理想的清洁环境。然而,在水中受到的太阳能辐射明显降低,在引用另一项研究时,科学家小组表示,单晶和多晶硅电池在1米深的水下时,转换效率会下降20%,但是非晶硅类电池在1.5米深的水下转换效率降低的较少,这一对比数据令人兴奋:剩余的转换效率就足以为水下电子设备供电。 科学家们在水深20厘米的地方测试了一种非晶硅电池片,这种电池片的表面涂有聚二甲基硅氧烷(PDMS),PDMS是光电应用中最为广泛使用的硅基有机聚合物。据研究人员介绍,PDMS具有优异的光学性能和疏水性。“这是一种惰性的,无毒的,不易燃的聚合物”,这种涂层方式提高了2.79%的电池片功率。 研究小组之所以选择非晶硅电池,因为它们具有吸收光线的光谱敏感性,而光线的可见波长范围基本上在380-780纳米之间。研究人员说,这使得非晶硅电池成为水下环境的理想选择,在水中,随着深度的增加,光谱会变窄,较长的波长在初始深度穿透。实际上,非晶硅电池在室内和室外的应用早就屡见不鲜。 在使用SS50AA光伏模拟器测试松下电池片的性能时,电池片被浸在四种环境的水中:去离子水、湖水、海水、用买来的含有3.5%盐度的海盐和其他水杂质制作的人造海水。经过实验对比,在湖水中松下电池片的表现最差,细菌、藻类和其他杂质降低了液体的透明度。最佳输出功率为0.0367 W,这是在去离子水深度为2米时获得的数据,而海水和人造海水在同样的深度时,分别为0.0337 W和0.0320W。 “虽然还面临着很多挑战和局限性,但是从目前获得的结果表明,光伏发电技术在水下监测传感器或设备,以及现代电力电子的各种其他商业和国防应用中,存在着巨大的潜力。”研究人员们在文章中写道,这一研究以《分析非晶硅太阳能电池在不同水下环境下的太阳辐照结果》为标题,发表在国际能源研究杂志上。 这项研究的协调负责人,同时也是比尔拉技术与科学学院(BITS-Pilani)的教授Sanket Goel表示“这项研究工作由印度国防实验室提供资金支持,主要是为了探索和优化利用水下太阳能来操作各种水下传感器和监视设备。”这项研究为太阳能在水下的应用开拓了新的方向。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2020-03-05 关键词: 光伏发电 太阳能电池 光伏技术

  • CIGS薄膜电池效率

    CIGS薄膜电池效率

    太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。近日,来自哈塞尔大学、IMEC、vito、EnergyVille和PERCISTAND的国际合作组织首次将薄膜太阳能电池实现25%效率。 这一研究表明,薄膜太阳能能产生与传统晶硅太阳能电池相媲美的效率潜力,并且这一效率并没有达到薄膜太阳能电池的上限。 目前并不清楚该测试中使用了哪种类型的薄膜太阳能电池,然而文件中有“钙钛矿”和“CIGS”的描述。2016年,研究人员使用钙钛矿和CIGS薄膜电池在3.7平方厘米的组件面积上达到了17.8%的效率。 预计钙钛矿/CIGS叠层电池组件将在8年内上市,效率可达25%。 有网友提出猜测,传统纳米级CIGS技术是一种打印式系统,没有对组件提出效率要求,能否将CIGS打印在单晶光伏电池的衬底上,然后喷涂在钙钛矿的第三层上,获得30%以上的电池效率? 可以大胆预期40%的效率,叠层光伏电池可以持续使用30年,固态电池便宜、密度大、不易着火,光能带隙可变,储能成本低,持续时间长,足以让人们对该产品产生期待。 由于CIGS薄膜光伏组件拥有优异的光电性能和色彩、尺寸可定制化等优势,特别适用于BIPV(建筑光伏一体化)领域,组件效率的提升将有助于更好地开辟建筑节能市场。 为了推广CIGS产品在BIPV上的应用,国家能源集团在广东打造了碧桂园潼湖科技小镇铜铟镓硒薄膜光伏建筑一体化(CIGS-BIPV)示范项目,如今已经运行一年以上。 与国家能源集团一样,中建材也看好CIGS技术的未来,据了解,中国建材集团收购的德国光伏企业Avancis公司生产的CIGS(玻璃基)薄膜太阳能电池芯片效率达到17.9%,有效面积光电转换效率达到了16.4%。 2019年神华光伏宣布其德国产线生产的铜铟镓硒(CIGS)薄膜光伏组件以17.6%的全面积光电转换效率创CIGS量产组件效率世界纪录,效率数据已获得德国莱茵TüV认证。相信再过几年到几十年,当人类利用太阳能的技术很成熟的时候,这样就有了无穷尽的能源供给社会的使用,再当下就需要研究者更加努力研究新技术。

    时间:2020-03-05 关键词: cigs 铜铟镓硒 光伏技术

  • 美国实验室发明新光伏技术

    美国实验室发明新光伏技术

    在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。日前,美国可再生能源实验室(NREL)和北伊利诺伊大学(NIU)的研究人员开发了一种高效的新兴光伏技术,用于隔离钙钛矿光伏电池中的铅,该研究结果发表在2020年2月19日的nature杂志上。 晶硅组件含有铅焊料,但铅不溶于水;钙钛矿型太阳能电池的吸收层中含有少量的铅,钙钛矿中使用的铅可以溶解在水中。虽然现有的分析表明,这并不是一个大问题,然而研究人员仍找到了一种方法,可确保铅基钙钛矿电池器件严重损坏后,超过96%的铅泄漏能得到吸收和隔离处理。 含铅问题的困扰 钙钛矿电池,不含钙,不含钛,却含有铅。铅基钙钛矿太阳能电池的最高光电转化效率已接近25%。尽管有很多科学家尝试使用无铅钙钛矿电池,但其效率、稳定性等都无法与含铅钙钛矿电池相比,一般认为,没有铅的电池效率将降低一半。 一些钙钛矿电池的研究人员认为,钙钛矿电池的含铅量远比晶硅电池少。但是晶硅光伏电池所包含的铅焊料不是水溶性的,铅的浸出量很少,因此行业认为这是一个小问题,而钙钛矿中使用的铅则可溶于水。随着钙钛矿光伏技术的快速进步,人们预计将在两年内投入批量生产,并改变太阳能行业的格局。当钙钛矿电池遭受极端的破坏时,环保主义者担心这些铅会进入水,并影响当地的土壤和地下水系。 因此在全球研究人员尝试开发无铅钙钛矿太阳能电池的同时,美国NREL国家实验室的研究团队开始研究可显著减少钙钛矿电池中铅泄漏的技术。 吸收铅,但不影响发电 NREL的科学家在研究中取得了重大进展。研究人员通过在钙钛矿电池的正面和背面覆盖铅吸收膜的办法来解决这种风险。研究成果表明,“在实验室环境中太阳能电池受到严重损坏的情况下,吸铅膜隔离了96%的铅泄漏。” 研究成果发布在《自然》杂志上,在论文《在装置中螯合钙钛矿型太阳能电池中使用的铅》中,研究人员在2.5×2.5cm钙钛矿太阳能电池的正面和背面涂了两种不同的铅吸收膜,这两种膜都含有牢固结合铅的膦酸基团,希望通过和铅的螯合来捕获光吸收层中微量的铅。 涂有铅吸收膜的钙钛矿电池正反面 之后,研究人员用锤子将电池的正面砸碎,用刀将电池的背面刮坏,电池的两侧遭到彻底的破坏。然后,研究人员将受损的电池浸入各种类型的水中,包括纯水,酸性水,甚至流水以模拟大雨。 实验中,“两边的吸铅膜在浸水时会膨胀,同时吸收了铅而不是溶解。实验结束时,吸铅薄膜仍保持了结构完整性,因而吸收的铅很容易被收集起来。结果发现,这些吸收铅的薄膜可以防止超过96%的铅从受损电池泄漏到水中。研究人员表示铅吸收膜不影响这种高效新兴光伏电池技术的发电性能。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2020-03-05 关键词: 钙钛矿 美国光伏市场 光伏技术

  • 光伏行业的阿尔法属性解析

    光伏行业的阿尔法属性解析

    突如其来的疫情犹如黑天鹅起飞,大幅波动的行情令人意外,每日刷屏的疫情和行情信息大多是情绪宣泄。人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能急剧放大的波动率背后有没有长期稳定的价值线索?过去一年我们对比挖掘机行业和光伏行业讨论α和β,挖掘机行业稳定龙头公司具备阿尔法价值,光伏行业更多的是贝塔收益,光伏行业有阿尔法属性吗? 光伏行业历史上发生过三次大变革,第一次是尚德英利成立MW级光伏组件生产线,第二次是保利协鑫突破冷氢化工艺占领硅料市场,第三次是隆基股份推动单晶硅片降本替代多晶硅片。这三次分别对应光伏产业链三个环节组件、硅片和硅料的大幅度降本实现大规模制造推动发电成本迈向平价。以光伏组件价格为例,过去十年从4欧元降到今天不到2RMB,效率从不到10%提高到接近20%,等效成本的降幅甚至超过摩尔定律的斜率。这一切刺激光伏发电的规模增长千倍以上,成为全球主要的清洁能源之一。 在这些辉煌的背后,为何站在股票角度看光伏行业更多的是贝塔属性而非阿尔法属性呢?光伏行业公司的三张表不用细拆,更不必说DCF现金流贴现等等复杂分析,粗粗看过去龙头的起起伏伏便知道行业的波动性远超公司稳定性。行业有成长性,甚至是超级成长性,但是长期持有个股不但赚不到钱连本金都没了。 造成这一结果的原因是光伏行业的颠覆性技术进步太快,企业始终面临两难局面,不做大规模没有未来,做大规模以后难以转身。再次复盘光伏历史,保利协鑫研发冷氢化硅料技术的同期,有金属硅技术路线和非晶薄膜技术路线,三条路线相互竞争相互替代。首先突破工艺瓶颈的保利协鑫迅速从5000吨规模扩大到60000吨规模,规模化优势关闭了金属硅路线和非晶薄膜路线的未来,所以钧石能源将自己的薄膜设备打包卖给汉能太阳能,正泰光伏和新奥能源等等企业纷纷关闭投产不久的薄膜生产线。做大做强之后的保利协鑫依托硅料的垄断优势,顺势往下游扩产多晶电池和组件。坦白地讲,一体化巩固自身竞争优势的做法符合逻辑。风险在于外部,趁着保利协鑫大举布局多晶下游的时候,隆基股份推进单晶硅片降本替代多晶的战略。有趣的是,面对单晶渗透率的上升,保利协鑫的竞争手段是在现有设备基础上升级为准单晶,因为协鑫的沉没成本庞大到难以转身。当时单晶成本高出多晶50%,当时隆基股份体量不及保利协鑫的十分之一,这些不利因素在行业趋势面前都不是问题。三年之后的2016年单晶硅片市占率超越多晶硅片,七年之后的2020年预计单晶市占率超过80%,此役终局。 今天光伏产业链的主流现状是冷氢化硅料、单晶P型硅片、PERC电池片和传统组件工艺。往后看这些技术工艺是否稳定决定光伏行业是否具备阿尔法属性,根据第一性原则,回答这个问题需要往前推演一个更本质性的问题,光伏降本提效的目的是什么? 如果当前工艺能够支持这个目的,我们认为颠覆性光伏技术的冲击放缓,格局更为稳定。如果当前工艺不能支持这个目的,未来的冲击不可忽视。 根据第一性原则,光伏是一种替代性能源,只有更好的发电性能更低的发电成本才能推动光伏对于煤炭原油等化石能源的替代。光伏的发展是从摆脱补贴依赖再到摆脱并网依赖的过程,最终实现全面替代火电。德国从本世纪初给予光伏补贴,光伏的巨大波动来自于补贴的巨大波动,为了减少补贴依赖,冷氢化工艺奠定了晶硅路线的优势,消灭了非晶薄膜路线。2010年欧债危机各国削减甚至停止补贴,单晶硅片路线替代多晶硅片路线。2018年中国531大幅削减补贴,PERC电池路线替代普通单晶和传统多晶路线。今天各国补贴波动对于光伏的影响可以忽略不计,当前主流工艺(冷氢化硅料+单晶P型硅片+PERC电池片+传统组件工艺)成功摆脱了光伏能源对补贴的依赖,逐步具备平价上网的特征,所以全球光伏需求稳定增长,波动性大大降低。 然而光伏依然依赖于并网,电网诟病光伏的问题是糟糕的发电输出带来的冲击。如何才能摆脱并网依赖?市场指责电网没有环境保护意识没有企业社会责任意识等等,类似说辞在上一个补贴依赖阶段同样指责过各国财政部门,所以这种说法是不成立的。如果光伏行业想要迎来下一个阶段的大发展依然需要降本提效摆脱并网依赖,也就是说电网不是因为有道德而是因为商业利益接纳光伏。从这个意义出发,平网的概念亟待修正,不是简单的发电侧平价,而是光伏叠加储能的综合成本达到发电侧平价,这意味着光伏和储能成本还需要大幅下降,当前的光伏技术路线和储能电池技术路线都面临颠覆性技术创新。 光伏发展史是晶硅路线自我升级的过程,当前完成了从多晶到单晶的阶段,当前的主流工艺将P型路线的效率成本能力发挥到极限。下一个阶段是从P型单晶到N型单晶的创新,实现路径是从晶体硅单一结构到晶体硅和非晶硅(HIT)复合结构(异质结),之前被消灭的薄膜工艺以某种形式回归,这种复合结构具备广阔的技术升级潜力。2013年单晶硅片替代多晶硅片实现光伏摆脱对于补贴的依赖。今天开始的N型结构替代P型结构将实现光伏摆脱对于并网的依赖。 经过储能平滑的光伏电力自由地进入电网体系之后,替代火电的万亿级市场才会出现。光伏电力完成替代火电,行业的颠覆性创新放缓,格局逐步稳定,光伏行业的阿尔法属性或许因此慢慢出现。如果某一天人们能高效利用太阳能,相信能解决很大的能源问题,毕竟太阳能是符合可持续发展战略的,能保证人类的永续发展,需要我们科研人员更加努力。

    时间:2020-03-05 关键词: 光伏 光伏行业 光伏技术

  • 层状钙钛矿太阳能电池发展

    层状钙钛矿太阳能电池发展

    从上个世纪开始,科学家就开始研究“阳光罐头”——太阳能电池及其相关技术——以期更好地利用太阳能。太阳的光线出现在生活中的每一个地方,人们的生活已经离不开太阳,太阳能不仅为植物生长提供光源,而且也能为人类提供能源,现在的光伏发电就是很大程度上利用了太阳能。但直至今日,各类“保鲜”技术依然还在探索之中。前不久,西北工业大学黄维院士团队在《自然·光子学》发文,报道了高效稳定层状钙钛矿太阳能电池的最新突破性进展。 26岁的晁凌锋是这一成果的第一作者之一。他告诉记者,要把阳光变成“阳光罐头”,第一步是需要把阳光转换成能够储存的状态——电。晁凌锋解释,太阳能电池的工作原理是一边接收阳光的能量一边将其转换成电能,然后电能会被输送到储存装置中,供后续使用,因此太阳能电池可以看成是一个“光-电转换器”。这种神奇的“转换器”有不少种类,他们研究的,是目前被学术界看好的“层状钙钛矿太阳能电池”。 黄维院士团队的成员之一,南京工业大学教授陈永华是晁凌锋的导师,他告诉记者,层状钙钛矿电池三维结构看起来有点像“魔方”,此次研究的主要创新点在于,通过增强层状分子间的作用力,增加了电池的稳定性,在光照下持续工作1000个小时,电池的光电转化性能衰减低于15%。 “从以往的层状钙钛矿电池成果来看,一般持续工作500到800个小时,性能就会衰减15%甚至更多。”晁凌锋解释,相比之下,此次的成果有效增加了这类太阳能电池的稳定性,延长了它的工作时间,处于世界领先水平。 稳定性有那么重要吗?陈永华说,要做好太阳能电池,许多问题有待突破,“稳定性是其中一个很重要的方面,总不能允许电池很快就罢工了,寿命问题一定要考虑”。他比喻道,以前层状钙钛矿材料太阳能电池的每一层之间的分子是“靠在一起”,这种不太紧密的作用力难以对抗水、热以及紫外光等的侵蚀,使层状钙钛矿电池很容易分解“罢工”;而他们这次想办法让分子紧紧地“抱在了一起”,从而增强了分子间的作用力,继而增加了电池的稳定性。“这项成果让此类太阳能电池距离真正投入使用又迈进了一步。”陈永华说。 然而,取得这项成果的过程是相当曲折的。“我从研究生一年级就开展了相关研究,直到研究生毕业成果都还没有发表。”现正在西北工业大学读博士一年级的晁凌锋告诉记者:“真是一直在失败,只有一次成功。” 去年夏天来临之前,是他最崩溃的时候。“我们的研究成果需要送到北京的中国计量院做第三方验证才能发表。明明在实验室里测得都很成功,但到了北京就是测不出来了。”晁凌锋知道,世界上还有很多优秀的课题组在攻关这个稳定性的问题,如果自己的成果不能最先发表,就会失去价值。问题出在了检测设备的连接环节,为了解决这个问题,在3个月的时间里,他往北京跑了多次,两度推翻重建检测连接设计,但一直走不出科学的迷宫,“同时我还在准备6月份的研究生毕业论文答辩”。 比这一切更让他难以接受的是,夏天就要来了。层状钙钛矿材料本身“怕热”,这意味着,如果不赶在夏天之前做完检测验证,成果的最好性能指标将大打折扣,他们将失去与国际团队竞争的筹码。 “虽然,我觉得陈永华老师也已经崩溃了,但他一直鼓励我们,半夜12点多还来实验室和我们交流”。最后,在一天夜里,他们走出了“迷宫”,最后通过了第三方验证。 和夏天赛跑的晁凌锋,终于在这个春天夺得了胜利果实。这一成果的发表不仅是对他意义重大,他说:“我看到了这项研究对世界能源领域的价值,所以才会一直坚持。”登上顶级期刊之后,他还在继续进行相关研究,“我们不仅希望大家认可这项研究,更希望通过这项成果激励更多人投身太阳能领域,这样我们的未来才会更好”。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-05 关键词: 钙钛矿太阳能电池 光电转换效率 光伏技术

  • 加了石墨烯的钙钛矿电池

    加了石墨烯的钙钛矿电池

    石墨烯作为一种新型特种材料被广泛用于和各种新材料并用开发,前两年SNEC大会曾专题讨论石墨烯在光伏产品中的应用。在科技的发展道路上,离不开能源的助力,特别是再科技飞速发展的今天,而地球上的能源有限,就需要科研人员不断开发新能源,这就再当下最需要研发太阳能的使用。腾晖曾研究石墨烯提高晶硅电池导电银浆,正信光电特有的石墨烯涂层(纳米技术)太阳能组件具有自清洁特性,亚玛顿成立了专门的石墨烯研究院。 最近,意大利研究人员在钙钛矿电池中的电子选择层中添加了石墨烯,不仅提高化学稳定性,还将钙钛矿/晶硅异质结电池的转化效率提高到26.3%。 这种新型异质结电池兼具有薄膜钙钛矿生产工艺和硅基异质结电池的性能。双端结构让电极数量更少,减少了电池本体吸收损失的光,比四终端电池的生产成本更低。 科学家们在钙钛矿电池中使用的二氧化钛(TiO2)电子选择层中添加了石墨烯,石墨烯薄片沉积在二氧化钛前驱体和二氧化钛纳米粒子溶液上。少量的石墨烯薄片掺杂已证明足以在不改变整个电池光吸收的情况下改进了电荷传输,提高电池的光电性能。 研究小组表示,他们没有使用传统的甲基铵碘化铅(MAPbI3)钙钛矿,而是选择了混合阳离子、混合卤化物钙钛矿,从而获得最佳的光学带隙和改进的稳定性。 研究人员采用“机械方法”堆叠两个子电池,分别制造和优化两个终端电池。经过优化的、双面介观钙钛矿电池,通过在两个子电池之间的接触区域施加大约1公斤/厘米2的压力,机械地堆积在硅底电池上。 再采用磁控溅射法在空穴选择层上沉积氧化铟锡对电极,并作为顶电池的后接触电极。研究人员声称已经找到了理想厚度的对电极,能减少反射光损耗。 这两个电池的有效耦合,确保了成品电池75.6%的高填充系数。这种优化的、双面钙钛矿太阳能电池用做晶硅异质结底电池的串联顶部电池,在1.43平方厘米的有效面积内,反向电压扫描模式功率转换效率达到26.3%,正向电压扫描模式功率转换效率为25.7%,并最终稳定在25.9%。 此前IMEC曾在0.13平方厘米的钙钛矿/ IBC晶硅异质结电池上获得27.1%的转化效率,显然这次的电池面积更大。对于钙钛矿薄膜电池,最大的挑战就是在大面积上实现高效率,全球能把钙钛矿电池效率做到23%以上的团队寥寥无几。 研究人员认为,石墨烯改善了钙钛矿电池的性能,而异质结晶硅电池结构的背部非晶膜允许增加张力。目前太阳能还未能更好被人类利用,需要科研人员不断努力,研究出更高效地产品,这样才能保证我们人类的能源够人类发展所需。

    时间:2020-03-05 关键词: 石墨烯 钙钛矿太阳能电池 光伏技术

  • 以色列电池分离PEC水分解系统

    以色列电池分离PEC水分解系统

    人们对能源的需求越来越大,而现有的能源有限,需要人们不断发展新能源,而太阳能就是一个不错的选择,人们开始大力发展太阳能能发电。据外媒报道,以色列的研究人员设计了一种分离电池光电化学(PEC)的水分解系统,该系统分离氢电池和氧电池,用于集中制氢,而氢气可用于氢燃料汽车等多个领域。 光伏发电水分解系统(PV-电解)结合了商业光伏发电和水电解技术,已经成功在多个试点工厂和氢燃料补给站进行演示。经报道,该系统的太阳能转化为氢气(STH)效率最高,达30%,由聚合物电解质膜(PEM)电解槽构成,该电解槽由一个磷化铟镓(InGaP)/砷化镓(GaAs)/镓砷长波长(GaInNAsSb)三联太阳能电池提供动力,经过了48小时的测试。 虽然效率高,但是设备复杂,成本高,使其无法应用于实际。而由传统硅光伏模块和碱性电解槽制成的PV电解系统的STH效率通常低于10%。太阳能虽然可以产生很大能量,但是现在的技术还不足以保证人类所有的运转,这就需要我们保护能源,从自己做起,从身边的点滴做起,节约能源,是我们人类每一个人应尽的责任。

    时间:2020-03-05 关键词: 光伏应用 光伏制氢 光伏技术

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