日本开发出肉眼几乎看不见的透明光伏电池,该电池有何“过人之处”?
2022年8月16日日本的媒体消息表示日本的东北大学准教授加藤俊显等等一个团队的人开发出了一种可透过大概是80%可见光的一个光伏电池,这个光伏电池也是非常的透明,通过肉眼几乎是看不见的,贴在窗户或者是汽车玻璃上,也并不会遮挡视线,并且他的发电能力足以驱动一个小型的传感器。这款电池不仅是有着厚度不到一纳米,非常薄而且很透明的外表,并且在100平方左右,在电力就能够驱动耗电量比较小的一个传感器的工作,所以表示这款光伏电池的发电能力也是达到了一个实用的水平。
可以看出这款光伏电池是真的很透明,该电池在发电层也是使用了一种被称作是过渡金属流阻化合物的一个金属化合物,它的厚度也是很薄,不到一纳米而且透明可以将光能转化成电能的半导体性质。电池中的电极也是使用了铟和锡代替之前镍和钯,它俩都是透明金属,所以使这款光伏电池实现了通过约80%的可见光。众所周知,在之前也有开发出透明光伏电池的案例,但是他们的透过可见光的利率仅有60%左右,是一种半透明式的电池。
此次日本所开发出的这款光伏电池也是改进了各个层次的重叠方式以及配置,并且可以在仅仅一平方厘米的面积上产生了一个420匹瓦左右的电力,也是根据他们的消息,直到100匹瓦左右的电力就能够驱动一个比较耗电量较小的船,感情的一个工作,所以这款光伏电池也是达到了能够使用水平的发电能力。他的主持词是家腾主任教授也是说明这款电池不仅仅可以用于智能手机以及眼镜上,甚至还可以用于能发电的窗户等等应用的范围,还是比较广的。
这款电池的开发又让人类的科技在进一步,由于这种电池的可说出了一个可持续性,所以它应用范围还是比较广的,所以我们还是很期待他应用的各个领域为我们的生活带来改变。
日本开发出肉眼几乎看不见的透明光伏电池,研发的光伏电池改进了各层的重叠方式和配置,在1平方厘米的面积内可产生约420皮瓦的电能。这种光伏电池的发电层使用了一种叫做“过渡金属硫族化物的金属化合物,具有将光能转化为电能的半导体特性。
100皮瓦左右可以驱动耗电量较少的传感器,光伏电池的发电能力已达到实用水平。这种光伏电池最具创新性的方面是电极使用透明金属,用铟和锡代替镍和钯,使其能够传输约 80% 的可见光。虽然之前也有开发出透明光伏电池的例子,但这些透明光伏电池的可见光透过率只有60%左右。近红外光敏聚合物可吸收更多的近红外光,对可见光却不太敏感,能够在可见光波长区域内兼顾太阳能电池的透明度和性能。由银纳米线与二氧化钛纳米粒子的混合物制成的透明导体取代,不透明金属电极有效降低了成本。
这种电池还可以在家中的窗户上发电,应用范围很广。我们将对这款产品进行性能测试等工作,力争在5年内实现实用化。以硅基为代表的无机光伏技术已经高度成熟,凭借高效、低成本等诸多优势,几乎垄断了整个光伏市场。有机光伏材料不仅具有高度可调的光学特性,而且可以很容易地制成半透明的有机薄膜,因此在半透明光伏领域具有更大的应用潜力。有机光伏还具有质地柔软、常温溶液加工等独特优势。近年来,出现了许多由中国科学家主导的重要技术突破。如果能进一步提高效率,改进大面积组件器件的制造工艺,提高寿命和稳定性,有机光伏有望在10年内在国内率先实现商业化。
记者获悉,此次汉能产品被日本建筑综合集团ForestGroup预购。ForestGroup是一家日本建筑光伏综合集团公司,其业务覆盖美国、日本、新加坡、中国和斯里兰卡。
而进行签约的FGS公司,是ForestGroup集团旗下光伏发电子公司,每年有200MW以上的光伏装机容量,并拥有专业工程团队提供日本国内外光伏产业电站,以及户用光伏的设计、建设和售后服务。
ForestGroup集团计划将利用其在日本太阳能光伏多年的行业经验和住宅的丰富销售渠道,努力做到3年内取得日本户用光伏住宅市场30%以上的市场份额。
据了解,日本建材认证是业内公认的全球最严苛的认证,有超过14项认证,测试和审核非常严格,通过认证的难度也非常高。据测算,这批汉瓦投入使用后,能够满足近3万个家庭的正常用电。
ForestGlobalStage会长森春幸表示:“本次和汉能签约100MW的汉瓦预售协议,是因应未来5年至10年,日本住宅用户零排放政策下,光伏的商业前景而决定。我们非常看好汉能的薄膜发电产品。”
今年3月,日本提出了一份战略草案,把可再生能源定位为“成为主力的可能性正在大幅扩大的电源”,并且把可再生能源作为“主力电源”。日本经济产业省亦于8月修改其现有能源发展计划,积极发展光伏成为其计划修订焦点。加上日本政府预计在2030年可再生能源发电量,太阳能占7%。以2016年日本全年全国使用电力4.3%来自光伏来计算,日本市场发展空间很大。
汉能薄膜发电集团副总裁吕远认为:“我们非常看好日本市场,相信日本会是汉能在亚洲地区的战略性市场。”
光伏发电是利用半导体界面的光生伏特效应而将光能直接转变为电能的一种技术。主要由太阳电池板(组件)、控制器和逆变器三大部分组成,主要部件由电子元器件构成。太阳能电池经过串联后进行封装保护可形成大面积的太阳电池组件,再配合上功率控制器等部件就形成了光伏发电装置。
早在1839年,法国科学家贝克雷尔(Becqurel)就发现,光照能使半导体材料的不同部位之间产生电位差。这种现象后来被称为“光生伏特效应”,简称“光伏效应”。
1954年,美国科学家恰宾和皮尔松在美国贝尔实验室首次制成了实用的单晶硅太阳电池,诞生了将太阳光能转换为电能的实用光伏发电技术。
20世纪70年代后,随着现代工业的发展,全球能源危机和大气污染问题日益突出,传统的燃料能源正在一天天减少,对环境造成的危害日益突出,同时全球约有20亿人得不到正常的能源供应。这个时候,全世界都把目光投向了可再生能源,希望可再生能源能够改变人类的能源结构,维持长远的可持续发展。
太阳能以其独有的优势而成为人们重视的焦点。丰富的太阳辐射能是重要的能源,是取之不尽、用之不竭的、无污染、廉价、人类能够自由利用的能源。
太阳能每秒钟到达地面的能量高达800兆瓦时,假如把地球表面0.1%的太阳能转为电能,转变率5%,每年发电量可达5.6×1012千瓦小时,相当于世界上能耗的40倍。正是由于太阳能的这些独特优势,20世纪80年代后,太阳能电池的种类不断增多、应用范围日益广阔、市场规模也逐步扩大。
20世纪90年代后,光伏发电快速发展,到2006年,世界上已经建成了10多座兆瓦级光伏发电系统,6个兆瓦级的联网光伏电站。美国是最早制定光伏发电的发展规划的国家。
1997年又提出“百万屋顶”计划。日本1992年启动了新阳光计划,到2003年日本光伏组件生产占世界的50%,世界前10大厂商有4家在日本。
而德国新可再生能源法规定了光伏发电上网电价,大大推动了光伏市场和产业发展,使德国成为继日本之后世界光伏发电发展最快的国家。
瑞士、法国、意大利、西班牙、芬兰等国,也纷纷制定光伏发展计划,并投巨资进行技术开发和加速工业化进程。
世界光伏组件在1990年——2005年年平均增长率约15%。20世纪90年代后期,发展更加迅速,1999年光伏组件生产达到200兆瓦。
商品化电池效率从10%~13%提高到13%~15%,生产规模从1~5兆瓦/年发展到5~25兆瓦/年,并正在向50兆瓦甚至100兆瓦扩大。光伏组件的生产成本降到3美元/瓦以下。