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近期光伏技术前沿

日期:2020-07-31    来源:光伏计量

国际太阳能光伏网

2020
07/31
10:13
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关键词: 光伏技术 光伏发电 太阳能电池

(一)双面太阳能与追日系统强强联手可提高35%发电效益

最近新加坡科学家研究发现,双面太阳能与追日系统的组合,能增加35%发电效益,平均电价可降16%。目前常见的太阳能板装设方法,主要采用固定式安装,将太阳能板设置在屋顶、固定式支架上,仅有正面捕捉日照。太阳能模块没办法追日逐光、追踪太阳轨迹并调整最佳角度,同时也因为采固定式,太阳能模块也只会在一侧装设太阳能电池。不过为了在有限的空间最大化发电效益,最近不断有研究提到双面太阳能的优点。这种两面都装有太阳能电池的模块,除了正面的电池能吸收阳光,背面模块也能吸收地面反射光与漫射光,可大幅提高太阳能发电效益。目前也有愈来愈多案场开始采用双面太阳能技术,像欧洲、日本等高纬度容易下雪国家,背面模块就可以吸收地面积雪的反光,提高发电量。近期研究也指出,双面太阳能可增加15%~20%发电效益。

团队透过NASA的地球云层和辐射能量系统(CERES)与来自3个不同机构的地球日照模式现场数据,再分析各家太阳能模块的额定容量,最后发现单轴型双面太阳能板可增加35%发电量,双轴型+双面的效益更高,能提升45%。同时团队还有考量到各国的装置成本、建造与维运成本,毕竟不管是追日型还是双面型模块,都会让案场成本增加。团队也有一同研究追日双面型太阳能是否能降低整体成本,最后发现均化发电成本(LCOE)可降16%,也就是说,太阳能电厂在预期寿命内产生每度电的电力所需的成本,比一般的电厂还要便宜许多。

(二)Y6作为界面层MFIL替代PCBM显著提高钙钛矿太阳能电池效率达21%

在科研领域,随着钙钛矿太阳能电池(PSC)的不断深入研究,在提高太阳能电池器件效率的同时保证其稳定性是极其重要的工作。近期,上海交大的刘烽以及北京大学的朱瑞、南方科技大学何祝兵副教授联合马萨诸塞大学的Thomas P. Russell等团队,通过在研究器件中引入多功能界面层(MFIL)的方式,使得钙钛矿太阳能电池(PSC)器件效率大幅提高。界面层(MFIL)有五点集成作用,其中包含了电子传输、防潮层、近红外光电流增强、陷阱钝化以及抑制离子迁移来增强器件的性能。Y6在有机太阳能电池中作为非富勒烯受体材料表现出了优异的性能,倒置钙钛矿太阳能电池中作为界面层MFIL用来替换的经典受体PCBM同样有出色的表现。通过本工作制备的器件,在光、热和湿气等各种外部条件的刺激下,在不封装的环境中,光电转换效率达到了21.0%,稳定性长达1,700小时,器件性能显著提高。

除此之外,他们还系统研究了钙钛矿与MFIL界面上分子取向或钝化以及电荷载流子动力学,这些研究成果建立了新的分子取向、界面分子健、陷阱态密度、非辐射复合和器件性能之间的相关性,为设计高级中间层提供了更深刻的见识,使得中国科研学者在钙钛矿太阳能电池领域(PSC)的研究又迈出了新的一步。

(三)国外专家研究:生产太阳能电池的新途径

卢森堡大学物理与材料科学系(DPhyMS)的PhillipDale教授和Susanne Siebentritt教授团队一起研究了太阳能电池材料的氧化过程,其结果可能会改变目前生产太阳能电池的方式。该研究已于2020年7月发表在著名的《NatureCommunications》杂志上。相界是材料性能的关键点。“当冰融化并变成水时,它会跨越一个相界。在这种情况下,是温度使材料跨越了相界。在化合物半导体中,如太阳能电池中使用的硒化铜铟,是成分使材料跨越了相界。在理想的晶体中,Cu和In一样多,当Cu比In多时,材料的相位与Cu比In少时的相位不同。我们可以通过沉积工艺来控制。很久以来,我们就知道,当材料氧化时,比如我们在空气中放置时间过长,就会形成氧化铟。现在我们发现的是:当富含Cu的材料氧化时,不仅会形成氧化铟,而且会变得过于富含Cu。所以,Cu必须离开材料。而在这样做的过程中,它就会带走硒,形成新的缺陷,即硒空位。而这些对太阳能电池是不利的。这一见解不仅对我们制造太阳能电池的方式很重要。硒化材料在数据存储、发光和通信方面也有其他应用。这些发现也将与那些其他呈现类似相界的硒化物或硫化物有关”,该研究团队称。

(四)利用不可见光发电太阳能领域取得重大突破

由RMIT大学、澳大利亚新南威尔士大学和肯塔基大学的研究人员领导的第一项研究发现,人眼看不见的低能量光可以通过氧气“上转换”来发电,这可以使太阳能电池板在同样的阳光下产生更多的能量。“我很有希望,我认为我们可以迅速提高效率。新南威尔士大学教授、首席研究员Elham Gholizadeh在一份声明中说。另一项最近由日本冲绳科学技术研究所领导的研究发现,如果用一种被称为钙钛矿的材料而不是目前大多数太阳能电池板的硅来制造,太阳能电池板可能会更便宜,效率更高。这两项研究所涉及的方法还有待更广泛的测试。但是科学家们希望他们的突破能为商业领域更高效的太阳能发电铺平道路。


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