摘要:隨著光伏技術(shù)的發(fā)展,光伏發(fā)電的應(yīng)用越來越廣泛,種類也越來越多,從傳統(tǒng)的光伏電站(離網(wǎng)或并網(wǎng)),到光伏建筑一體化(BIPV),到PV-LED等等。這些應(yīng)用中,絕大多數(shù)采用的是剛性太陽能電池,如晶體硅電池。而在一些剛性電池無法勝任的場合中,柔性太陽能電池正以其獨特、柔韌的特點贏得了一席之地,在各種戶外便攜的應(yīng)用里,特別是科考、軍工等領(lǐng)域發(fā)揮著不可替代的作用。本文主要以目前較為成熟、應(yīng)用較為廣泛的柔性非晶硅太陽能電池為主,介紹了柔性太陽能電池的特點、與傳統(tǒng)電池的區(qū)別、制備方法和便攜式供電系統(tǒng)的構(gòu)成,同時闡述了便攜式太陽能供電系統(tǒng)的配置關(guān)系,如何在最佳的成本控制上產(chǎn)生最佳的效果,為今后更細化的設(shè)計提供參考。隨著技術(shù)的發(fā)展,還將有更多的柔性太陽能電池被開發(fā)出來,形成產(chǎn)品,本文最后也將為未來新一代的柔性太陽能電池的趨勢進行介紹、探討。
關(guān)鍵詞: 柔性太陽能;便攜式電源;蓄電池
1、柔性太陽能電池
上述的太陽能電池種類中,絕大部分為剛性結(jié)構(gòu),即是用玻璃材料封裝,輔以邊框緊固。我們可以想象,在戶外背負著一塊巨大的玻璃板進行,是多么不令人愉快的。有的品種雖然可制備成柔性形態(tài),但是柔韌度、抗破壞性、耐候性和壽命均存在很大的不足。比如SUNPOWER公司的柔性單晶硅產(chǎn)品,雖然已經(jīng)可以實現(xiàn)輕微斷裂后仍可繼續(xù)工作,但是柔性程度只能達到30%,即是說,彎折到31%時,電池將徹底斷裂而報廢。
在本文論述的戶外柔性便攜式太陽能供電系統(tǒng)中,太陽能電池無非是最為核心的內(nèi)容。在戶外使用中,我們很難給用戶限定各種使用方法,特別在軍事領(lǐng)域,一款脆弱的電池,是不能勝任“便攜性”這三個字的。
雖然碲化鎘、CIGS等電池可制備成不易損壞的太陽能電池組件,但是他們?nèi)耘f還未解決隔氧隔水等問題,使用壽命相當有限。近年,中國的漢能集團席卷歐美CIGS企業(yè),收購了數(shù)家重量級CIGS廠商,準備大干一場。雖然他們在屋頂發(fā)電(BIPV)方面營造出了不少成就,但是柔性太陽能電池仍舊遲遲未能推出產(chǎn)品,主要便是被隔水的封裝工藝困擾。
有機太陽能電池也是未來柔性太陽能電池的一個重要方向,他采用印刷生產(chǎn),高效且低成本,未來不僅可制備成柔性,甚至可以作為涂料直接涂抹。但是,就目前全世界前沿的實驗室或公司來看,現(xiàn)在還僅僅能是停留在手套箱+玻璃器件階段,市場化的道路還十分漫長。
真正商業(yè)化應(yīng)用較為成功的,只有柔性非晶硅太陽能電池。