澳大利亚的新技术可以在转轴打印机上打印太阳能电池板

2018-9-11 9:36:38来源:网络作者:
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澳大利亚在纽卡斯尔一家工厂的屋顶上安装了第一台印刷太阳能电池,它是用专门的半导体油墨制作的,用传统的卷轴到卷轴打印机打印的。

这个200平方米的阵列是由一个五人组成的小组在一天内安装的。没有任何其他能源解决方案是如此轻量级,如此快速的制造,或如此容易安装到这样的规模。我们的研究小组制造太阳能组件使用标准印刷技术;事实上,我们使用的机器通常会制作葡萄酒标签。每个太阳能电池由相互印在一起的几个单独的层组成,然后串联在一起形成一组电池。然后,这些电池平行地连接起来,形成一个太阳能模块。

自1996年以来,我们已经从制造微小的毫米尺寸开始了进步。太阳能电池第一个商业装置。在最近的安装中,每个模块有10米长,夹在两层可回收塑料之间。这项技术的核心是我们开发的专门的半导体聚合物油墨。这一组材料从根本上改变了我们制造电子设备的能力;用柔性油墨和涂料取代硬、玻璃状材料,如硅,这些材料可以极低的成本在广大地区印刷或涂覆。

因此,这些模块在按规模制造时,每平方米的成本不到10澳元。这意味着,即使效率仅为2-3%,也只需2-3年就能实现与其他技术的成本竞争力。可以想象,这些印刷的太阳能组件可以用简单的胶带安装在任何屋顶或结构上,并使用简单的压轴连接到电线上。纽卡斯尔的新安装是该技术商业化道路上的一个重要里程碑-我们将在接下来的六个月里测试它的性能和耐久性,然后再移除和回收这些材料。

我们认为这项技术具有巨大的潜力。显然,我们的技术仍处于试验阶段,但我们的愿景是,每个国家的每个城市的每一座建筑都印刷太阳能电池,为每个人提供低成本的可持续能源。最新的安装使太阳能屋顶、墙壁和窗户的目标更近了一步。最终,我们认为这些太阳能电池甚至可以使那些没有房顶空间或无法进入屋顶空间的人受益。例如,居住在公寓楼内的人,可能会签署一项计划,让他们付费使用大楼所有者或法人机构安装的电池产生的电力,而不一定需要“完全拥有”基础设施。但在一个支离破碎和不确定的能源政策环境中,这项新技术清楚地说明了将权力掌握在自己手中的价值。

但是,我们也有一个坏消息,雾霾天气可能影响太阳能的应用

伊恩·马吕斯·彼得斯(IanMariusPeters),现在是麻省理工学院(MIT)的一名研究科学家,2013年在新加坡从事太阳能研究时,遇到了一片异常的污染云。这座城市突然被一片臭气熏天的浓雾所吞没,从街道的一边,你看不见另一边的建筑物,空气中弥漫着刺鼻的燃烧气味。这场由印尼森林火灾引发的事件持续了两周,集中在不寻常的风模式下。市民抓起面具来帮助他们呼吸时,商店很快就没有口罩了。

当其他人在讨论空气污染严重的公共卫生问题时,清洁技术能源公司的彼得斯的同事安德烈·诺布尔(Andre Nobre)想知道这样的烟雾可能会对能源的产出产生什么影响,该公司的研究领域也是太阳能。在这个地区。这导致了一个长达数年的项目,试图量化城市太阳能设施受到雾霾影响的程度,雾霾往往集中在密集的城市。现在,这项研究的结果刚刚发表在杂志上。能源与环境科学,研究结果表明,这些影响确实是巨大的。在某些情况下,这可能意味着成功安装太阳能与最终无法达到预期产量水平之间的区别-而且可能会出现亏损。

彼得斯最初收集了到达地面的太阳辐射量和其他仪器测量的空气中颗粒物含量的数据后,与麻省理工学院机械工程副教授Tonio Buonassisi和其他三人合作,找到了一种方法来计算到达太阳能电池板之前被薄雾吸收或散射的太阳光量。事实证明,要找到必要的数据来确定这种吸收水平是非常困难的。最终,他们得以在印度德里收集数据,提供了为期两年的日照和污染措施,并证实太阳能电池板产量大幅下降。但与新加坡不同的是,他们发现“在德里,它是固定不变的。从来没有一天没有污染,“彼得斯说。在那里,他们发现太阳能电池板输出的年平均衰减约为12%。彼得斯指出,虽然这听起来可能不算太大,但它比一些太阳能设备的利润率还要高,因此实际上足以区分一个成功的项目和一个失败的项目-这不仅会影响该项目,还可能通过阻止其他人投资太阳能项目而产生连锁反应。如果装置的大小是基于到达该地区地面的阳光的预期水平,而不考虑雾霾的影响,那么它将无法满足预期的产出和预期的收入。

彼得斯说:“当你在做项目规划时,如果你还没有考虑到空气污染,你就会变小,对你的投资回报得到错误的估计。”在详细的德里研究之后,研究小组研究了来自世界其他16个城市的初步数据,发现影响范围从新加坡的2%到北京、达卡、乌兰巴托和加尔各答的9%。此外,他们还观察了不同类型的太阳能电池-砷化镓、碲化镉和钙钛矿-由于光谱响应不同而受到阴霾的影响。它们都受到比他们最初研究的标准硅板更强的影响,而钙钛矿是一种极有前途的新材料。受影响最大(德里的衰减率超过17%)。世界上许多国家都在向更多安装城市太阳能电池板的方向发展,印度的目标是建造40千兆瓦的屋顶。而中国已经拥有22千兆瓦。其中大部分在城市地区。因此,研究人员说,这些减产的影响可能相当严重。研究小组估计,仅在德里,每年因发电而损失的收入可能高达2,000万美元;加尔各答每年约1,600万美元;北京和上海每年约1,000万美元。计划在洛杉矶安装的设备可能会损失600万至900万美元。他们预计,总体而言,潜在的损失“可能很容易达到数亿美元,如果不是每年数十亿美元的话”。他们说,如果系统由于没有考虑到烟雾而设计不足,这也会影响整个系统的可靠性。彼得斯说,主要的健康利益与降低应该有足够的动力让各国采取有力的措施,但这项研究“希望是另一小部分表明我们确实应该改善城市的空气质量,并表明这真的很重要”。

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