问题:什么是柔性太阳能发电板?
优质回答:
一、柔性支架
光伏支架是光伏发电系统中为支撑、固定、转动光伏组件而设计安装的特殊设备,是光伏发电系统中不可或缺的组成部分。
柔性支架是在成排的钢索上安装光伏板,钢索两端由刚性结构支撑。相较于传统的固定式支架,柔性支架能跨越沟壑、陡坡、溪流等复杂地形,能有效提高土地利用率,且底部耕作空间大,符合农光互补需求。柔性支架体系跨度大且跨度范围灵活可调,具有布置方式灵活、发电效率高、抗裂性能好、用钢材量少、承重小等优点,在相同土地面积的大跨度区域,柔性支架的布板容量约为固定支架的三倍。
鉴于柔性支架灵活可调、占地面积小的特点,使其具有广泛的应用范围,滩涂、渔塘、污水厂、复杂山地、荒坡和水池等复杂地形都可利用,具有广阔的应用前景。
二、柔性光伏组件
定义:
柔性光伏BIPV采用聚合物材料替代传统光伏组件的玻璃,所以具备更薄美轻柔的特点,也较容易结合建筑的造型进行弯曲。是一种重量更轻、厚度更薄且柔韧性更佳的新型组件,可以直接黏贴于轻荷载和曲面屋顶上,不需要支架或者其他安装系统,主要分为常规晶硅柔性组件、MWT晶硅柔性组件以及薄膜柔性组件几种。如果要直接代替屋顶彩钢瓦,需要另外增加防火层、保温层以及防水结构设计。这是现阶段轻柔的BIPV技术解决方案。
成本:
与常规组件相比,柔性组件的价格大约高出20~30%。但柔性组件重量轻、不需要支架,操作简单,在人工成本、机械成本、材料成本方面,每瓦能节约0.5元左右。此外,通过参与建筑前端设计,采用优化定制方案,在同等屋顶面积下,还能实现更高装机量。除了安装节省费用,由于柔性组件没有边框,面板采用的是高端复合材料而非常规组件普遍采用的玻璃,更加易于清洗,同样能节省运维费用,所以综合计算下来,柔性组件的成本和常规组件相差并不大。
品牌情况:
目前市场上的柔性组件,主要是以日托光伏、一道新能源、中来股份、上迈新能源等为代表的企业研发的晶硅柔性组件。
日托光伏的S-Flex系列柔性组件,采用的是无主栅、无焊带,薄硅片的MWT设计,正面和背面均采用特殊有机柔性高分子材料,让该产品小弯曲半径可至0.25m,厚度为1.4mm,重量仅为4.3kg。
一道新能源的DAS轻质柔性组件,不同于常规组件的焊带连接,采用的是无焊带的叠瓦连接技术,并选用氟复合材料封装,组件重量比常规组件低了70%,折弯角度可达30°。
几家企业的柔性组件,尽管采用的研发技术不同,但与常规组件相比,都有着“轻、薄、柔、可弯曲”等几个显著特点。
由于具备这样的特点,轻质柔性组件不仅可以应用于工商业彩钢瓦屋顶、平屋顶、居民瓦房等分布式电站场景,也可以应用在特色景观灯、便携式移动电源、光伏背包等特色场景。
实际研究:
1、位于桑德兰(英国)的Power Roll开发了一种创新的太阳能薄膜模型,能够产生和储存能量。这种太阳能薄膜轻巧灵活,能够适应任何类型的表面,发电成本比传统光伏电池板低20倍。新技术基于带有数千个微槽图案的柔性薄膜。每个微槽只有几微米厚,比人的头发还小。
实际上,我们技术的主要优势是成本效益。在效率方面,我们的效率是好的。但我们的目标不是制造世界上性能高的太阳能电池板,而是有一些技术可以推动设备向上发展。我们正在寻找一种折衷方案,一种良好的性能水平。所以我们目前的电池性能是11%,这在某种程度上可以与有机光伏等其他柔性太阳能电池板相媲美。但我们计划将其提高到20%。
2、柔性组件采用晶体硅半片电池或50~150μm厚的电池,封装材料采用有机透明薄膜上板和聚合物背板来实现,这类组件还处于研发阶段,在市场上很难买到产品;
另一个优点是曲面增大了表面积,但投影面积小,在屋顶这样的有限面积下,可以增加安装量,单位发电量比常规组件高。通过四点测试法测试电池机械性能发现130μm电池比180μm电池有更好的柔韧性,根据超薄晶体硅电池的这一特点,结合中国传统瓦片造型,设计一款柔性晶体硅光伏瓦,并制造出晶体硅柔性光伏瓦产品。
3、一道新能源的组件采用叠瓦技术,在高载荷下也能保持良好的抗隐裂能力,可以通过IEC的载荷测试和冰雹测试;使用高可靠的泡棉胶带或结构胶安装组件,经过长期户外使用后,仍能保持较强的粘接力,确保光伏系统长期稳定运行;前表面采用氟复合材料,后表面采用一道专利防水防火复合材料,具有良好的抗紫外、耐老化性能,比常规组件防火性能表现更为优异。
4、日托的组件采用了含氟前膜、含氟背膜以及金属导电层结构,相对于玻璃纤维,不仅柔韧性更强,其阻燃性能更为优异,获得了TUV防火认证;且阻水性能更强,同时具备较好的层间粘接力以及抗紫外线能力等。
5、西北工业大学柔性电子器件制备实验室,在室温环境下,制备出钙钛矿太阳能薄膜电池。塑料电子是柔性电子的核心组成部分。从具有本征柔性的塑料电子材料及器件出发,研究塑料电子材料的光电性质、薄膜凝聚态行为、载流子的动力学和界面的动态力学等关键科学问题,开发溶液和薄膜加工技术及器件制备工艺,发展柔性塑料电子器件与系统。
铅卤钙钛矿是10多年前发现的一种新材料,可用于太阳能发电。相比传统太阳能电池板中使用的硅晶体,钙钛矿光伏材料不仅更便宜、更轻薄、可变形,同时更环保。但是,这种材料由于结构不稳定,很难实现在空气中合成,极大地限制了其大规模应用。
西北工业大学柔性电子器件制备团队合成了一种新型离子液体溶剂,可以替代传统有机溶剂,实现了在室温条件下‘印刷’出稳定的钙钛矿太阳能薄膜电池。用这种方法制备的钙钛矿太阳能薄膜电池,厚度仅有300纳米,是头发丝的二百分之一,不仅稳定性高、制备简单,还提高了光电转化率,太阳能转化效率可以达到24.1%,比传统方法提高了两个百分点。