光伏每周技術(shù)資訊匯總(第六期)
新系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的能源轉(zhuǎn)換效率,主要得益于三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。即受光單元多層化、跟蹤聚光以及冷卻技術(shù)。受光單元指的是幾厘米見方的電池板,幾十枚受光單元排列組成模塊。
多層化受光單元增加轉(zhuǎn)化率
新系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的能源轉(zhuǎn)換效率,主要得益于三項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。即受光單元多層化、跟蹤聚光以及冷卻技術(shù)。
現(xiàn)在,太陽能電池材料約9成為結(jié)晶硅。這種材料主要與中等波長(zhǎng)的光線相容性較好,無法將波長(zhǎng)較長(zhǎng)的紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔。另一方面,波長(zhǎng)較短、具有較高能源的紫外線雖然能夠發(fā)電,但也有很大一部分無法轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏,而是變(yōu)闊崃俊R虼,最大轉(zhuǎn)換效率理論上為29%,制成產(chǎn)品之后僅能達(dá)到15%左右。 于是,智能太陽能國(guó)際在新系統(tǒng)的單元上重疊使用了多種半導(dǎo)體,可分別有效轉(zhuǎn)換“長(zhǎng)、中、短”波長(zhǎng)的光線。
之前也有層壓式化合物太陽能電池的解決方案——用鍺制成基板,使用砷化銦鎵及磷化銦鎵等。轉(zhuǎn)換效率非常高,耐輻射性能也很出色。不過,鍺存在價(jià)格昂貴、產(chǎn)生熱量多的弱點(diǎn);而且,層壓技術(shù)還處于開發(fā)狀態(tài),沒有實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化。
富田開發(fā)出了使化合物半導(dǎo)體實(shí)現(xiàn)多層化的自主技術(shù)?勺杂山M合使用硅類及有機(jī)類等多種單元,從而實(shí)現(xiàn)多層化,這也是其優(yōu)勢(shì)所在?蓮亩喾N波長(zhǎng)的光線中提取電力并進(jìn)行合成。富田稱,通過組合使用多種單元,可實(shí)現(xiàn)50%到60%的轉(zhuǎn)換效率。
今年7月上市的新系統(tǒng)依然使用鍺基板,但今后將隨著開發(fā)的進(jìn)展不斷進(jìn)行改良,可進(jìn)一步降低價(jià)格。
跟蹤聚光技術(shù)延長(zhǎng)發(fā)電時(shí)間
目前設(shè)置于住宅屋頂?shù)忍幍墓潭ㄊ教柲茈姵兀柟馊肷浣亲儎?dòng)較大。因此每天的平均可發(fā)電時(shí)間實(shí)際上只有4個(gè)小時(shí)左右。為增加受光時(shí)間,富田采取了“跟蹤聚光技術(shù)”——跟蹤太陽移動(dòng)、聚集光線的技術(shù)。
根據(jù)太陽的移動(dòng),轉(zhuǎn)動(dòng)半圓形反射鏡,從而能夠一直照射到較多的陽光。并且,隨著使用反射鏡,模塊也沒有采用板狀,而是制成了聚光效率較高的棒狀。現(xiàn)在的模塊為“30倍聚光”型,也就是在一個(gè)模塊的面積上,可聚集相當(dāng)于30倍面積的陽光,根據(jù)具體用途,還可制成50倍、100倍聚光型。
不過,如果單元溫度太高,便會(huì)導(dǎo)致性能下降。例如,結(jié)晶硅的能源轉(zhuǎn)換效率在40℃左右時(shí)達(dá)到峰值,之后便會(huì)迅速下降。因此富田新開發(fā)了第三個(gè)關(guān)鍵技術(shù),就是冷卻技術(shù)。
在管狀容器中央,設(shè)置由受光單元排列組成的棒狀太陽能電池模塊,縫隙中填滿制冷劑。從太陽能電池模塊吸收熱量之后汽化的制冷劑可通過位于管外的冷卻裝置變回液體。
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