《电池板可实现大规模生产且效率将得到提高》

  • 来源专题:中国科学院文献情报制造与材料知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: 冯瑞华
  • 发布时间:2018-09-25
  • 有机电子的兴起已经改变了我们使用技术的方式。从电视、电脑和移动电话中使用的发光二极管显示器,到将阳光转化为电能的面板,研究机构和公司正越来越多地关注这些应用的潜力。SmartLine 和 CORNET,都是欧盟资助的项目,主要解决制造业领域内的问题。

    正如在有机电子技术(OET)新闻稿中所解释的那样,一个由SmartLine支持的研究团队报道说,一个“Roll- to-Roll(R2R)打印的聚合有机光伏(OPV)电池”的效率为7.4%。SmartLine的合作伙伴之一OET,表示希望到2021年时OPV电池效率可以达到9%。该公司首席执行官在同一份新闻稿中说,“新的研究结果支持OPV太阳能电池板在每年进行大规模生产,目标是在2021年完成各试点示范项目。

    灵活性和成本效率

    目前,尽管OPV在发电方面的效率不如硅太阳能电池,但近年来它们的性能有所提高。由于制造成本的降低,OPV可以在薄塑料薄膜上快速制造,这一事实使它们更具吸引力。此外,也有可能将它们粘在任何物体或表面上,以获得现成的电源。因此,OPV的实施可以扩展到现有的或新的消费产品中。这些产品包括“能源、照明、显示器和表面、电子电路、所有(生物)传感器、可穿戴设备、信息通信技术和物联网”。然而,正如SmartLine项目网站上总结的那样,由于存在挑战,市场对有机/大区域电子(OLAE)的接受被推迟了。

    其中一些问题包括对材料和设备性能的控制不足、工艺产量低、可靠性有限、资源消耗高、浪费增加和成本高等。为了解决这些问题,SmartLine将提供实用的行业解决方案,以改进OLAE的生产设备。该项目网站解释说:“它将为R2R打印和OVPD有机蒸汽相沉积过程开发复杂、无损、可靠的在线计量和控制的解决方案,以追踪高集成纳米层和器件在制造过程中的性能和质量。”

    SmartLine(智能在线计量和控制,提高有机电子产品的产量和质量)将在诸如薄膜(功能薄膜、抗菌和装饰涂料、隔音板)、汽车、交通、太空和健康等其他行业的制造过程中进行数字化和改造。

    资源共享

    由于其前景广阔,OLAE通过CORNET(多尺度建模和描述,以优化有机电子材料和设备的制造过程)得到了优化。它的目标是发展一个“独特的欧盟开放创新环境(OIE),涵盖制造业、建模和实验的三角关系”,根据CORNET项目网站的说法。为了实现这一目标,该项目将开发一个可持续的OIE平台和OIE数据库。

    CORNET将通过多尺度(纳米宏)特征和建模将纳米结构与宏观功能联系起来。因此,在汽车和温室等工业应用领域,将有可能生产定制的OLAE设备和系统。

  • 原文来源:http://www.xincailiao.com/news/news_detail.aspx?id=285023
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    •  光伏电池板特性   A:光伏电池(pVcell)主要功能是将太阳的光能转换成电能,当前是以硅材料为基地的硅太阳能电池,包括单晶硅、多晶硅、非晶硅、多元化合物电池。在效率和寿命方面单晶硅和多晶硅优于非晶硅,多晶硅比单晶硅转换效率低,但多晶硅价格便宜。晶体磕太阳电池、薄膜太阳电池、硅异质结(HIT)太阳电池等。光伏组件是由多个太阳能电池组合而成,根据实际的功率需求,电压等级由光伏电池串联实现,电流输出由光伏电池并联实现,光伏阵列是根据电站规模的大小有若干个光伏组件构成。   B:光伏电池特性包括光电特性和光化学特性,光化学特性还在萌芽阶段,暂不学习。太阳能电池工作是基于光电效应原理下,如下图所示:A是N型硅,B是p型硅,当材料接触的时候生成一个内部电势,使得电子只能从B区到A区,当太阳光照射到光伏电池板时,光子带有足够的能量使得电子脱离形成空穴或者说是电子空穴对现,此时内部电势会将光子释放的电子送到A区,空穴送到B区,打破了开始的平衡,A区的电子越来越多,当在pN结外部接上回路,就能够形成电流。实际上只是电子在移动,这个也取决于半导体材料的特性,半导体材料禁带较窄,电子只需要较小的能量即可脱离束缚,留下空穴,这样使得周围的电子区填补空穴,形成电流。(注释:来源于物理学,赫兹发现,爱因斯坦正确解释,某些物质在光照的情况下可以生成电子)   C:光伏电池板的pV和IV特性   光伏电池阵列的组成形式一般有并联串联,如下图所示:还有其他比较复杂的连接方式如Sp结构、TCT结构、CTCT连接方式。影响光伏电池阵列的输出特性主要有光照强度和环境温度两个方面,两个因素进而会影响光伏电池阵列的功率输出,下面才光伏电池板的V-I特性和V-p特性进行分析:   当结温不变时,短路电流随着光照的增强逐渐增加,最大功率点也是逐渐增大,开路电压变化不大;最大功率点对应的输出电压基本稳定,为开路电压的0.8倍左右。当光照强度一定的时候,温度变化对短路电流的影响不是很大,但对开路电压影响较大,开路电压随着温度的升高而变小,最大功率点随着温度的升高而下降,且最大功率点电压随之下降。   光伏电池板种类   1.单晶硅光伏电池   单晶硅太阳能电池的光电转换效率为15%左右,最高的达到24%,这是目前所有种类的太阳能电池中光电转换效率最高的,但制作成本很大,以致于它还不能被大量广泛和普遍地使用。由于单晶硅一般采用钢化玻璃以及防水树脂进行封装,因此其坚固耐用,使用寿命一般可达15年,最高可达25年。   2.多晶硅光伏电池   多晶硅太阳电池的制作工艺与单晶硅太阳电池差不多,但是多晶硅太阳能电池的光电转换效率则要降低不少,其光电转换效率约12%左右。从制作成本上来讲,比单晶硅太阳能电池要便宜一些,材料制造简便,节约电耗,总的生产成本较低,因此得到大量发展。此外,多晶硅太阳能电池的使用寿命也要比单晶硅太阳能电池短。从性能价格比来讲,单晶硅太阳能电池还略好。   3.非晶硅光伏电池  非晶硅太阳电池是1976年出现的新型薄膜式太阳电池,它与单晶硅和多晶硅太阳电池的制作方法完全不同,工艺过程大大简化,硅材料消耗很少,电耗更低,它的主要优点是在弱光条件也能发电。但非晶硅太阳电池存在的主要问题是光电转换效率偏低,国际先进水平为10%左右,且不够稳定,随着时间的延长,其转换效率衰减。   4.多元化合物光伏电池   多元化合物太阳电池指不是用单一元素半导体材料制成的太阳电池。各国研究的品种繁多,大多数尚未工业化生产,主要有以下几种:   a)硫化镉太阳能电池   b)砷化镓太阳能电池   c)铜铟硒太阳能电池(新型多元带隙梯度Cu(In,Ga)Se2薄膜太阳能电池。
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