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柔性非晶硅太阳能电池性能的研究

2014-11-27 10:59
天堂的苦涩
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  [摘要]随着光伏技术的发展,光伏发电的应用越来越广泛,种类也越来越多,从传统的光伏电站(离网或并网),到光伏建筑一体化(BIPV),到PV-LED等等。这些应用中,绝大多数采用的是刚性太阳能电池,如晶体硅电池。而在一些刚性电池无法胜任的场合中,柔性太阳能电池正以其独特、柔韧的特点赢得了一席之地,在各种户外便携的应用里,特别是科考、军工等领域发挥着不可替代的作用。本文主要以目前较为成熟、应用较为广泛的柔性非晶硅太阳能电池为主,介绍了柔性太阳能电池的特点、与传统电池的区别、制备方法和便携式供电系统的构成,同时阐述了便携式太阳能供电系统的配置关系,如何在最佳的成本控制上产生最佳的效果,为今后更细化的设计提供参考。随着技术的发展,还将有更多的柔性太阳能电池被开发出来,形成产品,本文最后也将为未来新一代的柔性太阳能电池的趋势进行介绍、探讨。

  [关键词] 柔性太阳能;便携式电源;蓄电池

  1、柔性太阳能电池

  上述的太阳能电池种类中,绝大部分为刚性结构,即是用玻璃材料封装,辅以边框紧固。我们可以想象,在户外背负着一块巨大的玻璃板进行,是多么不令人愉快的。有的品种虽然可制备成柔性形态,但是柔韧度、抗破坏性、耐候性和寿命均存在很大的不足。比如SUNPOWER公司的柔性单晶硅产品,虽然已经可以实现轻微断裂后仍可继续工作,但是柔性程度只能达到30%,即是说,弯折到31%时,电池将彻底断裂而报废。

  在本文论述的户外柔性便携式太阳能供电系统中,太阳能电池无非是最为核心的内容。在户外使用中,我们很难给用户限定各种使用方法,特别在军事领域,一款脆弱的电池,是不能胜任"便携性"这三个字的。

  虽然碲化镉、CIGS等电池可制备成不易损坏的太阳能电池组件,但是他们仍旧还未解决隔氧隔水等问题,使用寿命相当有限。近年,中国的汉能集团席卷欧美CIGS企业,收购了数家重量级CIGS厂商,准备大干一场。虽然他们在屋顶发电(BIPV)方面营造出了不少成就,但是柔性太阳能电池仍旧迟迟未能推出产品,主要便是被隔水的封装工艺困扰。

  有机太阳能电池也是未来柔性太阳能电池的一个重要方向,他采用印刷生产,高效且低成本,未来不仅可制备成柔性,甚至可以作为涂料直接涂抹。但是,就目前全世界前沿的实验室或公司来看,现在还仅仅能是停留在手套箱+玻璃器件阶段,市场化的道路还十分漫长。

  真正商业化应用较为成功的,只有柔性非晶硅太阳能电池。

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