鉅大LARGE | 點擊量：1038次 | 2021年09月13日
新一代太陽能光伏電池板會推動能源技術革命
我國儲能網(wǎng)訊：RobertPuto是TÜVSÜD(TÜV南德意志集團)光伏部門的全球主管。TÜV南德意志集團是一家全球領先的可再生能源領域測試、認證、檢驗、培訓和知識服務供應商。RobertPuto將在下文為大家闡述為何新一代太陽能電池板有望徹底改變?nèi)虻哪茉瓷伞?/p>
大家普遍認為未來的能源是可以再生的。面對不斷減少的大宗商品，源源不斷地供給能源畢竟展現(xiàn)了一個誘人的前景。該能源還應該清潔、安全，比一般的能源發(fā)生器更易維護，并且出現(xiàn)很少甚至不出現(xiàn)有害廢物。在可再生能源領域，太陽能因其巨大的發(fā)展?jié)摿Χ摲f而出。舉例來說，太陽每年通過大氣向地球輸送的能量高達385萬焦耳，大約是人類所消耗能量的7900倍。從這里我們可以看出，只要能夠獲取10%的太陽能量，就可以完全取代地球上所有的化石燃料。除此之外，太陽能還是無噪音的能源，并且可以遠程發(fā)送能量，如通過環(huán)繞地球軌道運行的衛(wèi)星、荒蕪的沙漠和山區(qū)等。
然而，目前太陽能電池板(光伏系統(tǒng))出現(xiàn)的能量僅占全球電力消耗的0.1%。這是為何呢?重要原因是因為光伏(PV)技術與化石燃料相比仍然價格昂貴，不僅在陰天時無法使用，而且還要大片的面積來生產(chǎn)足夠的電能。舉例來說，目前世界上最大的太陽能電站之一占地10多平方英里(16.9平方公里)，其出現(xiàn)的電力足以為20萬戶家庭供電。這個數(shù)據(jù)確實令人感嘆?？墒牵袑＜艺J為，假如利用目前的技術給全美國供電，則發(fā)電站的邊長就要大約100英里(160.9公里)。
然而好消息是，工程師、研究人員和學者們繼續(xù)夜以繼日地工作，試圖找到更好的解決辦法，而且在一些國家已經(jīng)實現(xiàn)了電網(wǎng)平價(或市電同價，即光伏出現(xiàn)的電力降至和既有商用發(fā)電網(wǎng)的電價同等)。在大大小小的項目中，逐步實現(xiàn)電網(wǎng)平價將不斷提高光伏技術在商業(yè)上的更可行–這是成功的關鍵因素。
TÜV南德意志集團光伏部門為全球一些大型可再生能源項目供應端對端測試、檢驗、審查和認證服務。作為該部門的全球主管，我很榮幸能監(jiān)督、協(xié)助并敦促這些項目的執(zhí)行。比如，我和我的團隊不僅與制造商合作對太陽能板進行測試和認證，同時幫助作業(yè)者(承包商、安裝公司以及進口商)審查供貨商或OEM(原始設備制造商)廠，包括對準備運到安裝現(xiàn)場的貨物進行裝運前檢驗等。此外，我們從研發(fā)階段就通過測試和認證的方式對PV產(chǎn)業(yè)供應支持，包括擴展測試項目，供應比現(xiàn)有標準更高的可信程度，并加強了新產(chǎn)品的銀行可貼現(xiàn)性。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標準
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
以下簡介了兩個正在發(fā)展中的革命性概念，這兩個概念最終會幫助發(fā)揮太陽能電池板的潛力，根據(jù)國際能源署(IEA)的預期，太陽能將在不到20年的時間內(nèi)占據(jù)世界能源需求的5%，比目前新增4900%。
1.第三代光伏電池
經(jīng)過數(shù)年的研發(fā)，第三代光伏電池(包含各種在分子級別上具半導電特性的材料)已初現(xiàn)端倪。其優(yōu)勢有三。一是第三代光伏電池的效率可能是第一代(晶體硅)和第二代(薄膜光伏)電池的兩倍甚至三倍，也就是說，先前提到的10平方英里的太陽能電站在幾年之后將可以為60萬戶家庭供應充足的電力，而不是20萬戶(即1/3的供電規(guī)模)。
第二，第三代光伏電池使用價格較低的高通量印刷和涂層技術，該技術在制造期間耗能較少且設備投資較低，因此會比之前幾代的成本大大降低。如，制造第一代和第二代電池時要清潔的室內(nèi)環(huán)境，而第三代則不要。
第三，第三代光伏電池具有靈活性。具體來說，其較高的吸光性可以使其厚度只有幾微米，且具有高透明度，因此，可以通過絲網(wǎng)印刷印在窗戶上。這樣一來，我們就可以把電池直接安裝在建筑物內(nèi)。將來，從建筑物到大橋再到其他，所有一切都可以是一家大型發(fā)電廠，毫不費力地獲取太陽能來滿足我們不斷上升的需求。
2.3D太陽能電池板
第二個比較突出的創(chuàng)新在于形狀而不是性能，即3D太陽能電池板。與2D板不同的是，根據(jù)原型機測試，3D太陽能板可以捕獲到幾乎所有照射在太陽能板上的陽光。其實，平面太陽能板之所以效率低是因為它會反射陽光。根據(jù)歷史記錄，第一臺3D太陽能板是由佐治亞技術研究院于2007年設計而成。如今，眾多的大學和公司都在研究新的設計。
由麻省理工學院(MIT)工程教授杰弗里·格羅斯曼(JeffreyGrossman)及其團隊設計于2012年三月設計了一款新型3D太陽能板。這種垂向手風琴式的塔狀結構比傳統(tǒng)平面排列電池的發(fā)電量每平方英尺要高出20倍，并且在陰天和晴天的發(fā)電量幾乎相同，而這正是2D太陽能板的短板。這一形狀是通過一個定制的軟件分析工具優(yōu)選出來的;該軟件測試了無數(shù)太陽能板結構，來確定哪種結構能夠生產(chǎn)最多的電能，然后再對性能最高的結構的易制性、運輸及成本進行評估。
MIT團隊認為，一般來說，在有限的空間內(nèi)(比如平頂裝置或城市環(huán)境中)，3D形狀比平面板具有更大的優(yōu)勢。同時3D形狀還可用于大規(guī)模應用，如太陽能電場，只要各塔之間的遮光效能盡量降到最低，目前這個團隊正著手處理這一挑戰(zhàn)。由于3D板在要的時候能夠平直不折疊地進行運輸，因此，格羅斯曼還認為3D太陽能塔有望用作電動汽車的充電站–這是一個有趣的且具潛在的理論。
盡管如此，3D板要取得成功，仍然要克服商業(yè)可行性上的各種障礙。比如，與普通的2D結構相比，塔狀結構覆蓋相同的面積就要更多的太陽能板，這樣一來就會新增制造的成本?？墒牵腥苏J為，因為3D板可以全天以最佳角度捕獲陽光，3D形狀可以降低對機械太陽跟蹤系統(tǒng)的需求，從而抵消新增的成本。不論如何，最終新的技術都要進行嚴格的可行性和可靠性測試;生產(chǎn)技術在大規(guī)模生產(chǎn)前要進行優(yōu)化。
成功的關鍵要素
我認為，就像所有新型技術相同，目前發(fā)展太陽能最大的障礙在于實現(xiàn)經(jīng)濟可行性的同時保證產(chǎn)品質(zhì)量。太陽能電池板的長期可靠性是其能否被市場接受的關鍵。通過在實際操作環(huán)境中進行產(chǎn)品的可靠性測試，生產(chǎn)商和操作者可以預估產(chǎn)品在執(zhí)行時出現(xiàn)的能量。太陽能電池板能否在其產(chǎn)品生命周期內(nèi)持續(xù)供應能量是一個至關重要的因素。太陽能電池板預設的生命周期是25年以上，因此在實驗室和所有生產(chǎn)階段對其進行測試是確保其能夠達到預設生命周期的關鍵。通過在研發(fā)過程中和安裝前進行較強的可靠性測試，可以將其在實際操作中的失敗率降至最小，而在實際操作中的失敗會導致無法挽回的損失或降低能源生產(chǎn)的效率。
無限潛力
太陽能是偉大的能源–它不僅給你我供應了能量，賜予我們生命和食物，并且在未來數(shù)年，它將為我們的家庭、汽車和貨物供應越來越多的能量。在光伏領域，第三代光伏電池和3D太陽能板可能會聯(lián)手牽頭，引領太陽能熱技術和智能電網(wǎng)領域的創(chuàng)新)。這些創(chuàng)新會真正地為我們所有人供應一個不僅在經(jīng)濟上，而且在環(huán)境上最光明的未來。
目前，我們在光伏領域能為客戶供應基本覆蓋了全方位的服務，從傳統(tǒng)的組件，零部件的測試認證到廠檢查，現(xiàn)在還新供應如鹽霧，氨氣，PID(系統(tǒng)電壓耐久性)等測試認證服務。我們將不斷地跟蹤技術和標準的發(fā)展，及時推出新的測試和服務，為光伏產(chǎn)業(yè)做出第三方認證機構應有的貢獻。
TÜV南德意志集團
TÜV南德意志集團于140多年前在德國成立，是全球領先的技術服務公司之一，服務范圍覆蓋測試、認證、檢驗、資訊及專家指導等多個領域。公司在全世界擁有600多個代表處，員工約17，229人，著力為客戶供應技術、體系及實際運作中的優(yōu)化服務。
TÜV南德意志集團在我國的業(yè)務開展已有20年歷史。至今，已為20，000多家客戶供應了相應服務。
