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目前光伏太阳能电池板光电转化率能达到多少?单晶硅、多晶硅的华体会体育、薄膜的?

2023-10-06 20:32:15
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  大片单晶硅电池目前最高效率是26.6%,由日本的KANEKA公司2017年研制,采用结构是HBC,N型硅片。25.6%的世界记录是2014年的时候,由日本的Panasonic公司研制,采用结构是HIT,N型硅片。目前产业上单晶硅电池效率PERC结构约21.5%(做的好点的公司),P型硅片,常规结构是一般不超过20%,P型硅片,多晶硅一般不超过19%,P型硅片。

  国外的光伏技术发展其实是远超过我们的,我们胜就胜在装机量,不说别的废话,简单说说光电效率的最新方向。

  为了激发可再生能源的潜力,我们一直都在追求性能更好的光伏板,但无论怎么样,位置的摆放永远是光伏板的一大难题,倾斜角度和方向可以提高或者降低光伏板的性能,但总的来说,这两个因素无法在所有位置都达到最佳性能。

  像太阳能这样的解决方案也许可以克服其中的一些问题,但大多数情况下而言,这种解决方案的性价比并不高。光伏的效率一般是由方向和倾角及地理位置决定,那除了这些外部的因素,还有什么方法能够提高光伏效率呢?

  斯坦福大学的研究团队另辟蹊径,他们没有移动任何部件,仅仅通过集中光伏板收集的光线就克服了这个难题。

  聚光光伏以与传统光伏电池相同的方式将光能转化为电能。和传统光伏不同的是,聚光光伏(CPV)增加了一个光学系统,该光学系统可将阳光聚集到一个小型高效转化太阳能电池上,用来获得更高的电能。你可以把它理解为一个面向太阳位置的望远镜,为电池提供集中的光。

  目前,CPV技术使用透镜或镜子来反射和集中阳光。这些系统使用光学元件收集阳光,并将其聚焦到一个微型高效太阳能电池上,也叫做多结太阳能电池,它可以将太阳能转化为电能。

  多结太阳能电池通常是由三个串联的太阳能电池组成。每一层都可以收集不同波长的光,因此,与标准的单结光伏板电池相比,它们组合在一起能够实现更高的效率。(单结光伏板电池通常为20%,多结有时可达到40%的效率)。这意味着,当阳光集中并聚焦在这个电池上时,能量产生会大大增加。

  CPV系统设计现在已发展为三类,分别是放大倍率小于10X的低浓度,中浓度通常是在10X和100X之间,高浓度在100X和1000X之间。简而言之,如果将10或100倍的光集中到设计合理的CPV电池上,理论上可以产生10或100倍以上的电力。

  CPV系统目前已有一个应用案例——Zytech Solar的低浓度PV模块,它通过在侧面添加镜子并使用棱镜透镜来集中阳光,从而提供2.25倍的集中水平,与典型的光伏装置相比,这将能源生产提高了1.8至2倍。

  CPV与传统光伏相比,在产电量相同的情况下,它们需要的土地面积更少。不过更先进的技术也意味着更高的成本,聚光光伏板的成本为每瓦0.8-1.1美元,而传统光伏板的成本为0.7美元。另一个问题是添加跟踪和冷却系统的维护,如,位于西班牙Puertollano的CPV发电厂每年的运营和维护成本在20到30欧元/Kw之间。

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  考虑到经济成本,斯坦福大学的一个小组开发了一种非集中设备,其优点是无需任何移动部件即可提高发电能力。他们的新浸入式渐变折射率光学系统称为AGILE,并且在Micro systems&Nano engineering期刊上发表。它是一个形状像倒置金字塔的设备,底部被截断,无论入射角如何都可以捕捉阳光并将其集中在一个小区域上。并且,它还有一个反射侧壁,将光线向下汇聚,在底部形成更明亮的输出点。该套设计的成功在于使用了坚固、透明且廉价的材料。

  关于该设计原型,斯坦福大学的研究小组将不同的玻璃和聚合物分层在一起,这些玻璃和聚合物可以将光线弯曲到不同的程度,从而创造出所谓的渐变折射率材料。研究小组指出,可以使用3D打印技术来制造AGILE。使用这种方法可以简化制造,因为随着增材制造的进行,改变原料的成分变的相对容易,可以从材料慢慢过渡到材料。这也叫做功能分级或功能梯度制造。

  他们测试了两个不同的原型,两个原型都展示了3倍的光学浓度,并可实现90%的光捕获效率,不难想象这会对现有的光伏板产生多大的影响。

  如果你使用AGILE层保护光伏板的现有顶部封装层,将可以减少产生能量所需的太阳能面积,它还有助于减少面板倾斜和方向的负面影响。与传统的太阳能和CPV系统相比,该系统的优势在于降造和安装成本,同时增加太阳能产量,这基本上就相当于在没有移动部件和维护问题的情况下获得一个跟踪系统。不过,明显的负面因素是AGILE仍处于实验室规模。

  对于迈向可持续未来,光伏发电的改进至关重要,这不仅仅是为了提高性能、降低成本。光伏跟踪系统已经存在,但增加的成本和挑战使得它们不可避免地称为一个更小众的解决方案。现在我们需要做的,就是耐心等待,因为距离商业化它还有很长的路要走。

  更新一下,现在大规模商用的,就我所知道的,阿特斯,已经能做到单晶24多晶19了。技术更新太快了,我们书本上还是单晶20多晶16呢,去人家厂里一问,感觉,天哪,我们仿佛学的是石器时代的知识。

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