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薄膜技术作用太阳能飞机能给太阳能汽车多大启示恒峰娱乐ag旗舰厅下载?


来源:乐橙娱乐官网 | 时间:2018-09-30

  相比传统的晶硅电池,薄膜技术或许是实现“个体发电”更可行的方案——前提是,它先要解决转化效率等问题。

  在重庆停留了10余天后,阳光动力2号终于等到了晴天,它将飞向此次环球旅程的第六站,也是在中国的第二站—南京。

  相较4年前的阳光动力号,这架全球最大的太阳能飞机的太阳能-电动力推进系统已有了不小改进:其光伏电池数量从1.1万块增加到1.7万多块,由SunPower公司提供的太阳能电池的厚度也从150微米降低到135微米,与一根头发丝的直径相当。这些改变提升了飞机将太阳能转化为电能的效率,让飞行过程变得更加安全。

  “机翼上装载的1.7248万块太阳能电池板可以为飞机提供持续的可再生能源,并为4个重约633千克的电动马达充电,这使得我们可以在夜间飞行而不受限制。”Bertrand Piccard告诉《第一财经周刊》。

  不过,3月9日从阿联酋首都阿布扎比起飞后,薄膜技术作用阳光动力2号还是遇到了一些困难。比如缅甸曼德勒到重庆的这段航程就不轻松,Piccard需要驾驶飞机穿过一处缅北的战乱区。而中国西南地区多山的地形也给这架完全依靠太阳能提供动力、重量仅相当于一辆SUV汽车(2.5吨)的飞机带来了很多挑战。因为天气原因,它更是在几个地方数次延期起飞。

  但不管怎样,阳光动力2号让人们看到了一种趋势:每个独立的个体都将能够通过自己的发电系统产生能源。这种“自给自足”的方式,可能将会颠覆目前由发电厂进行能源供应的集中式发电模式。

  而有研究者认为,如果用薄膜太阳能电池代替晶硅太阳能电池,未来,阳光动力2号受天气的影响或许还会小一些—薄膜技术可以实现弱光发电,即在太阳光照不强的情况下仍然能够发电。阳光动力2号现在使用的单晶硅电池,虽然比传统晶硅电池薄,但还不能具有这样的优势。

  当然,之所以将之称为未来可能发生的事,是因为目前薄膜发电技术虽然发电时间较长,恒峰娱乐ag旗舰厅下载但转化效率比晶硅低。如果可以提高电量的转化率,相比晶硅电池,薄膜技术实现“个体发电”或许会是更加可行的方案。

  薄膜技术与目前比较主流的太阳能电池技术—晶硅技术最大的不同在电池的基底上。“可以把基底理解为纸,薄膜材料就是上面的喷墨。就好像报纸印刷一样,基底虽然不参与发电过程,但在整个生产和使用过程中起着支撑作用。”新南威尔士大学光伏与可再生能源学院博士李阳对《第一财经周刊》说。

  传统的晶硅技术一般采用玻璃作为基底,应用较为有限,阳光动力2号这种不太需要柔韧性的场景还算适用,但那些需要较大幅度弯曲的材料就无法应用了。而薄膜技术所用的材料则为高分子聚合物或者金属,其中高分子聚合物主要采用聚酰亚胺,金属主要采用较薄的不锈钢,它们都有一定的柔韧性。基底材料的变化也让太阳能电池的应用有了更多的可能。

  能源研究公司IHS的数据显示,2014年薄膜组件和晶硅组件的产量预计分别是6.1吉瓦(GW,1吉瓦=1000兆瓦)以及56.6吉瓦,薄膜技术大概仅占到整个太阳能光伏市场的一成。

  但正有更多企业注意到了薄膜发电技术,并希望将这一技术运用到更多的产品上,譬如电动汽车。

  这可能是最受充电问题困扰的一个领域了。电动汽车相关的各个产业链都在寻找各种解决方案,当然,也包括汽车厂商。

  2014年,沃尔沃V60插电式混合动力车亮相米兰,与之同时亮相的,还有一款外形酷炫的折叠式太阳能充电棚—它正是采用薄膜技术。

  这款名为Pure Tension Pavilion的充电棚体型巨大,由欧洲及美国的3家公司共同设计完成,可以用来收集太阳或人工照明的光,为车棚本身以及混合动力车充电。它的特别之处在于,由于其本身可弯曲,巨大的充电棚能够折叠收入V60的后备箱。换句话说,这款汽车能够“随身携带”自己的太阳能充电站,并且在需要的时候从汽车后备箱中弹出直接使用。

  充电棚只是薄膜技术解决电动车充电问题的方式之一,由于体形巨大,对于相对拥挤的中国城市而言,它并不是一个好办法。有研究者提出了另一种思路:直接将薄膜技术覆盖在汽车车体上。

  根据测算,如果将6平方米的高效砷化镓柔性薄膜电池置于车身上,在日均4小时的光照条件下,可以驱动一辆大约1吨的汽车正常行驶80至100公里。这种边开车边充电的方式对预计2020年全球销量将达到1000万辆的电动汽车市场,非常具有吸引力。

  而在薄膜技术上投入最大的是中国的太阳能发电公司汉能。最近几年,它已并购了包括德国的Solibro、美国的MiaSole、GlobalSolar Energy、Alta Devices等几家拥有该技术的欧美公司。

  今年2月2日,汉能在一场新闻发布会上展示了薄膜技术的应用前景:衣服、背包、遮阳伞这些生活中的常见事物都被贴上了薄膜太阳能电池。

  由于电池质量较轻,它不会给人增加额外负担,可弯曲的特性也让衣服等折叠后不会影响电池使用。这样的概念产品让人们看到了未来能源供给方式的变化,或许人们以后不用再担心移动设备的充电问题,当手机没电的时候,通过衣服充电就可以避免很多烦恼。

  “薄膜发电,就是让人类像绿色植物一样直接利用阳光,可以将其理解为‘人造叶绿素’。”汉能董事长李河君如此解释薄膜发电技术。叶绿素是一种存在于植物内的、与光合作用相关的色素,它能够从光中吸收能量,并将其转变为化学能。

  6年时间,“汉能薄膜发电”股票已从0.034元涨到峰值的9.07元,增长了260多倍—不过,它也遭到了可能受到人为操纵的质疑。

  另外,无论是应用于衣服、背包、遮阳伞,还是针对电动车进行的薄膜技术研发,大多都处于试验阶段,尚缺乏大规模的商业应用。背后的原因主要就是前面提到的薄膜发电转换效率较低。

  目前晶硅电池的实验室最高效率为25.6%,普通晶硅电池的效率达到19%,类似应用在阳光动力2号机翼上的量产单晶硅电池效率可以达到23%。而汉能目前生产的硅基薄膜电池的实验室最高效率为13.4%,量产产品的效率则只有10%左右。

  “从实用性来说,如果按目前的效率,薄膜发电在可穿戴产品上尚难提供良好的用户体验,背包上的太阳能电池可能一天都没法把你的iPhone充满电。”李阳说。

  当然,研究者们也正在试图解决这一问题,比如采用钙钛矿技术的薄膜电池成为研究的热点。虽然2013年它才被发明出来,但效率增长的势头非常快,短短两年时间转换效率已经提升到了20.1%,而诸如碲化镉、铜铟镓硒等技术的发展也在推进中。

  最近,苹果公司加入到使用薄膜技术的行列,可能会让人们对它的应用前景多一些信心。

  2月11日,苹果宣布向美国太阳能公司First Solar位于加州的Flats太阳能项目投资8.5亿美元,这将成为美国最大的“太阳能农场”,其年发电规模能达到0.28吉瓦,苹果则能由此获得其中的0.13吉瓦电力,并拥有25年的电力购买协议。

  “苹果公司在Cupertino的新总部,以及位于加州的数据中心和零售营运部门的电能都将由First Solar提供。”First Solar中国区总经理张少伟告诉《第一财经周刊》,First Solar和汉能两家公司占据了全球大部分太阳能薄膜发电的市场份额,但在碲化镉薄膜的产量上,First Solar的市场份额超过95%。

  与苹果达成合作同时,First Solar在技术上也有了突破。2月,它宣布其碲化镉薄膜电池的转化率已达到21.5%,预计今年内能实现22%—已与晶硅电池的平均转换率相当。另外,它也在尝试不断降低成本。2013年第四季度,First Solar的生产成本已经降至0.56美元/瓦,而产品售价仅为0.6美元瓦,低于同期的多晶硅太阳能的成本。而它两年后的目标是,将其薄膜光伏组件产品的生产成本降低至每瓦0.34至0.37美元。

  First Solar更希望能进一步发挥薄膜技术“薄”的特点。如今,它的碲化镉太阳能电池的厚度约为5微米,已大大低于传统多晶硅太阳能电池超过200微米的厚度,但据该公司透露,它正在研究,将电池厚度最终降低至1微米—想象一下更薄的iPhone或iPad吧!!

  当技术的发展可以让人们更加高效地直接利用太阳能,让每个个体都能够通过太阳能维持日常能源所需,那个时候的世界可能会和现在有很大的不同。

  南京将是阳光动力2号跨越太平洋飞行的起点,这也将是它此次环球旅程将面临的最大困难。从南京到下一站夏威夷有8172公里,需要阳光动力2号连续飞行120小时—这也意味着,它很可能将会在南京停留更多时间,充足电以及等待合适的天气。

  单纯依靠太阳能,就能够让一个庞然大物在空中续航5天,这已经令人惊喜。不过正迎接它的夏威夷,眼下还是要多点耐心。