問(wèn)題:什么是柔性太陽(yáng)能發(fā)電板?
優(yōu)質(zhì)回答:
一、柔性支架
光伏支架是光伏發(fā)電系統(tǒng)中為支撐、固定、轉(zhuǎn)動(dòng)光伏組件而設(shè)計(jì)安裝的特殊設(shè)備,是光伏發(fā)電系統(tǒng)中不可或缺的組成部分。
柔性支架是在成排的鋼索上安裝光伏板,鋼索兩端由剛性結(jié)構(gòu)支撐。相較于傳統(tǒng)的固定式支架,柔性支架能跨越溝壑、陡坡、溪流等復(fù)雜地形,能有效提高土地利用率,且底部耕作空間大,符合農(nóng)光互補(bǔ)需求。柔性支架體系跨度大且跨度范圍靈活可調(diào),具有布置方式靈活、發(fā)電效率高、抗裂性能好、用鋼材量少、承重小等優(yōu)點(diǎn),在相同土地面積的大跨度區(qū)域,柔性支架的布板容量約為固定支架的三倍。
鑒于柔性支架靈活可調(diào)、占地面積小的特點(diǎn),使其具有廣泛的應(yīng)用范圍,灘涂、漁塘、污水廠、復(fù)雜山地、荒坡和水池等復(fù)雜地形都可利用,具有廣闊的應(yīng)用前景。
二、柔性光伏組件
定義:
柔性光伏BIPV采用聚合物材料替代傳統(tǒng)光伏組件的玻璃,所以具備更薄美輕柔的特點(diǎn),也較容易結(jié)合建筑的造型進(jìn)行彎曲。是一種重量更輕、厚度更薄且柔韌性更佳的新型組件,可以直接黏貼于輕荷載和曲面屋頂上,不需要支架或者其他安裝系統(tǒng),主要分為常規(guī)晶硅柔性組件、MWT晶硅柔性組件以及薄膜柔性組件幾種。如果要直接代替屋頂彩鋼瓦,需要另外增加防火層、保溫層以及防水結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這是現(xiàn)階段輕柔的BIPV技術(shù)解決方案。
成本:
與常規(guī)組件相比,柔性組件的價(jià)格大約高出20~30%。但柔性組件重量輕、不需要支架,操作簡(jiǎn)單,在人工成本、機(jī)械成本、材料成本方面,每瓦能節(jié)約0.5元左右。此外,通過(guò)參與建筑前端設(shè)計(jì),采用優(yōu)化定制方案,在同等屋頂面積下,還能實(shí)現(xiàn)更高裝機(jī)量。除了安裝節(jié)省費(fèi)用,由于柔性組件沒(méi)有邊框,面板采用的是高端復(fù)合材料而非常規(guī)組件普遍采用的玻璃,更加易于清洗,同樣能節(jié)省運(yùn)維費(fèi)用,所以綜合計(jì)算下來(lái),柔性組件的成本和常規(guī)組件相差并不大。
品牌情況:
目前市場(chǎng)上的柔性組件,主要是以日托光伏、一道新能源、中來(lái)股份、上邁新能源等為代表的企業(yè)研發(fā)的晶硅柔性組件。
日托光伏的S-Flex系列柔性組件,采用的是無(wú)主柵、無(wú)焊帶,薄硅片的MWT設(shè)計(jì),正面和背面均采用特殊有機(jī)柔性高分子材料,讓該產(chǎn)品小彎曲半徑可至0.25m,厚度為1.4mm,重量?jī)H為4.3kg。
一道新能源的DAS輕質(zhì)柔性組件,不同于常規(guī)組件的焊帶連接,采用的是無(wú)焊帶的疊瓦連接技術(shù),并選用氟復(fù)合材料封裝,組件重量比常規(guī)組件低了70%,折彎角度可達(dá)30°。
幾家企業(yè)的柔性組件,盡管采用的研發(fā)技術(shù)不同,但與常規(guī)組件相比,都有著“輕、薄、柔、可彎曲”等幾個(gè)顯著特點(diǎn)。
由于具備這樣的特點(diǎn),輕質(zhì)柔性組件不僅可以應(yīng)用于工商業(yè)彩鋼瓦屋頂、平屋頂、居民瓦房等分布式電站場(chǎng)景,也可以應(yīng)用在特色景觀燈、便攜式移動(dòng)電源、光伏背包等特色場(chǎng)景。
實(shí)際研究:
1、位于桑德蘭(英國(guó))的Power Roll開(kāi)發(fā)了一種創(chuàng)新的太陽(yáng)能薄膜模型,能夠產(chǎn)生和儲(chǔ)存能量。這種太陽(yáng)能薄膜輕巧靈活,能夠適應(yīng)任何類(lèi)型的表面,發(fā)電成本比傳統(tǒng)光伏電池板低20倍。新技術(shù)基于帶有數(shù)千個(gè)微槽圖案的柔性薄膜。每個(gè)微槽只有幾微米厚,比人的頭發(fā)還小。
實(shí)際上,我們技術(shù)的主要優(yōu)勢(shì)是成本效益。在效率方面,我們的效率是好的。但我們的目標(biāo)不是制造世界上性能高的太陽(yáng)能電池板,而是有一些技術(shù)可以推動(dòng)設(shè)備向上發(fā)展。我們正在尋找一種折衷方案,一種良好的性能水平。所以我們目前的電池性能是11%,這在某種程度上可以與有機(jī)光伏等其他柔性太陽(yáng)能電池板相媲美。但我們計(jì)劃將其提高到20%。
2、柔性組件采用晶體硅半片電池或50~150μm厚的電池,封裝材料采用有機(jī)透明薄膜上板和聚合物背板來(lái)實(shí)現(xiàn),這類(lèi)組件還處于研發(fā)階段,在市場(chǎng)上很難買(mǎi)到產(chǎn)品;
另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是曲面增大了表面積,但投影面積小,在屋頂這樣的有限面積下,可以增加安裝量,單位發(fā)電量比常規(guī)組件高。通過(guò)四點(diǎn)測(cè)試法測(cè)試電池機(jī)械性能發(fā)現(xiàn)130μm電池比180μm電池有更好的柔韌性,根據(jù)超薄晶體硅電池的這一特點(diǎn),結(jié)合中國(guó)傳統(tǒng)瓦片造型,設(shè)計(jì)一款柔性晶體硅光伏瓦,并制造出晶體硅柔性光伏瓦產(chǎn)品。
3、一道新能源的組件采用疊瓦技術(shù),在高載荷下也能保持良好的抗隱裂能力,可以通過(guò)IEC的載荷測(cè)試和冰雹測(cè)試;使用高可靠的泡棉膠帶或結(jié)構(gòu)膠安裝組件,經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期戶外使用后,仍能保持較強(qiáng)的粘接力,確保光伏系統(tǒng)長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行;前表面采用氟復(fù)合材料,后表面采用一道專利防水防火復(fù)合材料,具有良好的抗紫外、耐老化性能,比常規(guī)組件防火性能表現(xiàn)更為優(yōu)異。
4、日托的組件采用了含氟前膜、含氟背膜以及金屬導(dǎo)電層結(jié)構(gòu),相對(duì)于玻璃纖維,不僅柔韌性更強(qiáng),其阻燃性能更為優(yōu)異,獲得了TUV防火認(rèn)證;且阻水性能更強(qiáng),同時(shí)具備較好的層間粘接力以及抗紫外線能力等。
5、西北工業(yè)大學(xué)柔性電子器件制備實(shí)驗(yàn)室,在室溫環(huán)境下,制備出鈣鈦礦太陽(yáng)能薄膜電池。塑料電子是柔性電子的核心組成部分。從具有本征柔性的塑料電子材料及器件出發(fā),研究塑料電子材料的光電性質(zhì)、薄膜凝聚態(tài)行為、載流子的動(dòng)力學(xué)和界面的動(dòng)態(tài)力學(xué)等關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題,開(kāi)發(fā)溶液和薄膜加工技術(shù)及器件制備工藝,發(fā)展柔性塑料電子器件與系統(tǒng)。
鉛鹵鈣鈦礦是10多年前發(fā)現(xiàn)的一種新材料,可用于太陽(yáng)能發(fā)電。相比傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池板中使用的硅晶體,鈣鈦礦光伏材料不僅更便宜、更輕薄、可變形,同時(shí)更環(huán)保。但是,這種材料由于結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,很難實(shí)現(xiàn)在空氣中合成,極大地限制了其大規(guī)模應(yīng)用。
西北工業(yè)大學(xué)柔性電子器件制備團(tuán)隊(duì)合成了一種新型離子液體溶劑,可以替代傳統(tǒng)有機(jī)溶劑,實(shí)現(xiàn)了在室溫條件下‘印刷’出穩(wěn)定的鈣鈦礦太陽(yáng)能薄膜電池。用這種方法制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能薄膜電池,厚度僅有300納米,是頭發(fā)絲的二百分之一,不僅穩(wěn)定性高、制備簡(jiǎn)單,還提高了光電轉(zhuǎn)化率,太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化效率可以達(dá)到24.1%,比傳統(tǒng)方法提高了兩個(gè)百分點(diǎn)。
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