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被NASA帶到國際空間站的太陽能技術,在你家里也能應用

2019-03-18 10:16:22 能源思考12月刊

在軌運行近20年之久的國際空間站,是人類迄今為止最大規模的載人航天工程,被譽為“國際太空合作奇跡”。多年來,大量科學研究與測試通過國際空間站得以實現,直接促進了人類生命科學、生物技術、航天醫學、材料科學、流體物理等現代尖端科學的進步。

12月18日,據《環球時報》報道,美國國家航空航天局(NASA)正在國際空間站測試一項太陽能電池技術,評估未來是否可用于NASA低地球軌道飛行任務,包括為立方體衛星(CubeSats)提供動力。報道顯示,被NASA選用于國際空間站的太陽能技術,是來自我國高科技能源企業漢能旗下美國子公司Alta Devices(漢能阿爾塔)的砷化鎵薄膜太陽能電池。

漢能工程師與NASA科學家和供應商合作,用創新的封裝材料研制了9塊柔性砷化鎵太陽能電池陣列。這些電池已于2018年上半年制造完畢,并交付給NASA進行測試。11月17日,實驗項目由NG-10 Antares火箭運往國際空間站。在未來幾周內,這些太陽能電池將被安裝在國際空間站面向天頂的位置。

圖片:漢能砷化鎵柔性太陽能電池芯片

我國民營高科技企業漢能一直致力于研發全球領先的砷化鎵薄膜太陽能技術。近期,該公司推出了第四代砷化鎵太陽能技術,在功率重量比重方面,新一代技術提高了160%。目前,漢能自主掌握的新型砷化鎵太陽能電池技術,可以開發出只有一微米厚的砷化鎵電池層,(一根人類頭發的厚度約為40微米)。這一技術具有光電轉換效率高、抗紫外線、抗輻射性能好、柔性好、質量輕等優勢,且在高溫和弱光條件下的發電能力突出,可為多個高附加值領域產品提供動力,如小衛星、無人機(UAV)和新能源汽車等。

圖片:采用漢能砷化鎵太陽能電池的波音平流層太陽能無人機

事實上,在與NASA牽手之前,漢能砷化鎵太陽能技術已多次運用于高端航空航天領域。據美國航空航天專業媒體Aviation Week & Space Technology于11月中旬報道,采用漢能柔性砷化鎵薄膜電池,波音公司設計了一架翼展74米的平流層太陽能無人機“奧德修斯”(Odysseus),僅靠太陽提供動力就能實現“無限飛行”。而此前,也有媒體報道推測,Facebook高空長航時無人機采用的也是漢能砷化鎵太陽能芯片。

漢能太陽能技術接連被全球航空權威機構及公司選中,自有其道理:據世界三大再生能源研究機構之一的德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所(Fraunhofer ISE)認證,漢能阿爾塔砷化鎵薄膜單結電池轉換效率達到29.1%,再次刷新世界紀錄。這一程碑式的突破是漢能阿爾塔自2010年起連續第七次刷新此項世界紀錄,也是公司迄今取得的第13個太陽能電池或組件效率的世界紀錄。至此,漢能在砷化鎵電池領域,保持雙結電池(31.6%)、單結電池(29.1%)、量產組件(25.1%)轉換率等多項全球領先水平,進一步奠定了其在高效太陽能薄膜電池領域的絕對領先地位。

圖片:漢能柔性銅銦鎵硒芯片制造

事實上,除了在砷化鎵太陽能技術上保持全球領先,漢能的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能技術,同樣讓中國領先世界五到十年。

2012至2014年,漢能持續投入,先后完成了對德國銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能電池制造商Solibro、美國銅銦鎵硒薄膜太陽能電池制造商MiaSole和Global Solar Energy(GSE)、美國柔性砷化鎵薄膜太陽能電池制造商Alta Devices公司的收購。

通過一系列的并購整合之后,目前,漢能擁有全世界最先進的銅銦鎵硒、砷化鎵等8900多項專利申請,具備了柔性薄膜太陽能生產線核心裝備的自主設計以及制造能力。漢能子公司Solibro制造的玻璃基大面積銅銦鎵硒(CIGS)薄膜組件轉換率達到18.72%;子公司MiaSole依靠濺射法制造的柔性銅銦鎵硒薄膜組件,轉換率達到19.4%,均為目前全球最高水平。

這么牛的太陽能技術,其實在你家里也能應用。目前,薄膜太陽能技術與建筑、汽車、無人機,以及民用產品的結合越來越生機勃勃,行業的跨界整合、產品的跨界生產已成為太陽能產業發展的新趨勢。而漢能正通過發電瓦“漢瓦”、發電墻“漢墻”、太陽能背包、新能源汽車、物聯網等載體,使薄膜太陽能開始走進千家萬戶,讓萬物發電!

圖片:漢能柔性銅銦鎵硒芯片制造

擁有長達十余年從研發到量產經驗的漢能MiaSole,依靠濺射法制造的柔性銅銦鎵硒薄膜組件,光電轉換率達到19.4%,為全球最高水平。漢能MiaSole具備全球唯一的“CIGS一站式全自動卷繞式磁控濺射鍍膜系統”產線交付能力,該產線擁有不破真空連續完成所有CIGS電池薄膜沉積的工藝,其獨有技術更突破了CIGS量產良品率與成本的瓶頸,單次可連續投入8千米長、1米寬不銹鋼襯底,單臺單次生產產能超過1.2MW,其工藝節拍小于60分鐘,研發與生產周期也為業界最短。同時,漢能MiaSole產線技術生產過程能耗低,且無廢水廢氣排放,是真正的清潔環保技術。

基于這一領先技術,漢能將完全擁有自主知識產權的MiaSole銅銦鎵硒(CIGS)薄膜太陽能芯片通過內外雙層的夾膠封裝工藝,精密封裝在高透光度玻璃內層中,研發的新一代屋面瓦,它兼具高效發電性能和高等級安全性能,又能滿足建筑的整體性和審美設計需求,具有廣闊的市場前景,它的大規模推廣應用還將對綠色環保事業做出積極貢獻。

漢瓦作為一款建材,其安全性能較比傳統屋面瓦全面提升,具有更優異的隔熱、保溫、防火、防滲水、抗冰雹等性能。尤其是在防水性能方面,漢瓦因其玻璃材質、U型擋水條、F型卡槽等三重特殊防水結構設計,極大地提高了屋頂的防水性能。漢瓦在結構上還有非常完善的防風、防雷擊等安全設計,并可以在零下40到零上85攝氏度的環境下正常發電,產品質量及安全性都滿足相關行業要求。


漢能太陽能發電漢瓦應用實景案例



漢能太陽能發電漢瓦應用實景案例


圖片:漢能太陽能發電漢瓦應用實景案例

12月11日,漢能HanTile-CS(單玻三曲漢瓦)正式獲得TüV萊茵認證證書,這是繼2月雙玻三曲漢瓦獲得SGS-TUV(SGS and TUV Saar land)認證后,又一漢瓦系列的產品獲此殊榮。TUV萊茵認證,全面印證了漢瓦產品的優異性能,為其拓展更廣闊的國際市場打下了堅實的基礎。此前,漢能已與日本FGS國際集團在北京簽署高達9億人民幣的漢瓦預售合約,據測算,這批漢瓦投入使用后,能夠滿足近3萬個家庭的正常用電。在歐洲,今年6月底,歐洲首批漢瓦36kW試驗項目在瑞典斯德哥爾摩的5棟高端新建別墅也已完成安裝。



圖片:漢能Solibro產線裝備

與此同時,漢能還擁有全球領先的Solibro玻璃基銅銦鎵硒薄膜技術,基于連續十年的生產運營經驗基礎,漢能Solibro具有設備—工藝—產業化交鑰匙工程的集成能力和交付經驗,以及低產線建設和生產成本的集成控制能力。據了解,其核心共蒸發技術采用獨有的CIGS點源共蒸發技術,具有低成本、高知識產權控制、工藝升級靈活等獨特優勢。目前,Solibro可按客戶需求從設計薄膜電池裝備交鑰匙工程開始,直至產線啟動運行,提供全面支持,包括自主設計的CIGS共蒸發系統等全線設備,保證最高品質的CIGS核心工藝以及最高的組件轉化效率。

基于這一技術開發的,革命性太陽能建筑一體化產品——漢墻,芯片轉換率21%,領先行業至少3到5年。同時,漢墻將薄膜太陽能芯片與玻璃幕墻合二為一,兼具高效發電性能和高等級安全性能,已獲得及申請了中國3C認證和全球6個國家、地區的權威機構認證。

漢墻燃燒性能等級達到A級;防水等級IP67,即使在暴雨沖刷或低壓水柱沖擊下,仍然能夠保證不滲水并安全工作;抗壓能力6000Pa/㎡,相當于12級臺風強度,并在-40℃至85℃都能保持正常工作狀態。在發電與安全性能上,擁有700多項專利的漢墻提供10年質保,承諾25年功率輸出不低于初裝功率85%。不僅是單一產品,漢墻提供集建筑結構設計、電氣設計、建筑熱工分析,到系統集成、施工及運維為一體的解決方案,為客戶提供一站式服務。

一經推出,漢能漢墻就受到了國際市場的青睞,11月29日,漢能與澳大利亞綠色建筑公司ETS簽署高層商業樓宇漢墻銷售協議。協議為期三年,涉及物業面積9萬平方米,總金額超過一億人民幣。

漢墻創造的經濟效益不容小覷:以安裝1000平米漢墻為例,日發電量可達到326度,一年的發電量可達11.89萬度!假設全國30億平方米的幕墻全部采用發電墻系統,一年的發電量就可達到2448億度,相當于2.5座三峽電站!

以上圖的廣東省河源市華僑城大廈為例,它是目前采用漢能發電墻單體面積最大的建筑,總建筑面積約16萬平方米,建筑高度約85米,共18層高,發電墻總面積達到2823.67平方米。項目共安裝了2506塊漢墻產品,裝機容量310千瓦,年發電量可達約21萬度,其減排效果相當于為城市種了一萬多棵樹!如果將發電量換算成資產,也是絕對的高回報!

小小的薄膜蘊含著大大的能量,它像人造葉綠素一樣將陽光留在了建筑里,釋放到城市中。而為了進一步刺激綠色建筑的推廣,早在今年4月,工業信息化部、住房城鄉建設部、國家能源局等6部門聯合發布《智能光伏產業發展行動計劃(2018~2020年)》,計劃分為5個方面、17項工作,其中住房城鄉建設部將牽頭智能光伏建筑的推廣工作。從建筑、新能源汽車,到消費類電子、衛星等創新領域,漢能薄膜太陽能技術已讓人類看到未來能源的無限可能!




責任編輯: 中國能源網