我国第一座坐地式海上石油钻井平台在荣成承修
伏行业正在国进民退吗从光伏全产业链和能源转型的视角看,答案是否定的光伏是能源产业里民营企业最活跃的领域,但近期出现了不少光伏民企向国企出售资产的交易。
德令哈,曾是海子诗中雨水中一座荒凉的城,如今已成为戈壁滩上一座耀眼的光热之都。通过自身经济发展的实践,浙江深深懂得做强产业是发展致富的根本之策。
于是,浙江援青先从产业援助切入。青海中控太阳能10兆瓦电站于2013年7月并网发电,是中国首座并网发电的光热电站,也是全球第三座在运行的规模化储能光热电站。这里是青海德令哈50兆瓦光热电站项目,也是浙江对口支援青海项目中单体投资最大的项目。而实施产业援助的关键在于因地制宜,紧扣当地优势做文章。青海太阳能50兆瓦电站于2018年12月30日并网发电,当前正满负荷运行。
炎炎夏日,茫茫戈壁,炙热无比。德令哈的太阳能直接辐射资源富集,土地资源广袤,是建设光热电站的理想区域。这家成立不足4年的公司,目前是全球钙钛矿太阳能组件光电转换效率的世界纪录的保持者。
钙钛矿一般是作为太阳能电池的吸收层来使用,在接受太阳光的照射以后,钙钛矿吸收了光子以后会产生电子空穴对。其中,钙钛矿太阳能电池的进展最受人关注。2020年量产可期目前,钙钛矿太阳能电池正处于量产的前夜。协鑫纳米正在建设中的100兆瓦量产生产线,将把组件面积扩大至1米2米,组件光电转化效率将提高至18%以上。
不过,从全球来看,虽然钙钛矿太阳能电池尚处实验室阶段,并未实现真正的量产,但随着技术进步,2020年量产的脚步已越来越近,钙钛矿太阳能电池有望成为光伏行业的搅局者。最早将钙钛矿应用到电池上的是日本横滨大学教授Akihiro Kojima。
而晶硅材料的铸锭和提拉都需要在1500度以上高温,生产能耗差距可想而知。所谓钙钛矿太阳能电池(perovskite solar cells),是利用钙钛矿的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池,属于第三代新概念太阳能电池之一,具有光电转换效率特别高、成本低的特点,目前实验室转换率水平最高接近30%,是目前已经发现的实验室光电转换效率最高的太阳能电池。3月15日,中国第一大风机制造商金风科技宣布,以战略投资者身份领投英国钙钛矿太阳能发电公司牛津光伏有限公司(Oxford PVTM)D轮融资,投资金额2100万英镑。研究表明,钙钛矿电池对光的吸收能力是传统太阳能电池材料的100倍,因此钙钛矿电池只需使用1/100的厚度,即可产生相同的能量输出,相应减少了所需材料数量,而且产生的电压更高,还能增加能量产出。
2009年,他首次将有钙钛矿结构的有机金属卤化物(CH3NH3PbI3和CH3NH3PbBr3)制成吸光层用到染料敏化太阳能电池,得到3.8%的转换效率,后来由于液态电解质导致钙钛矿材料很快分解,从而使电池效率很快衰减。需要注意的是,目前,转换效率较高的钙钛矿太阳能电池的尺寸均为实验室级别,但随着电池尺寸的增加,其光电转换效率会随之下降。目前,钙钛矿电池已经经过了1万小时的持续光照实验,按照全天平均日照时长4小时计算,钙钛矿电池理论寿命为6.8年,考虑到实际日照时间以及日常损耗,钙钛矿电池正常寿命应小于6.8年。以目前市场份额最高的多晶硅太阳能电池为例。
从全球来看,英国牛津光伏公司的太阳能电池转换效率居于领先地位。未来,在15%~16%的光电转化率条件下,纤纳光电的钙钛矿太阳能组件每瓦成本将低于1元。
协鑫纳米已经率先建成10兆瓦级别大面积钙钛矿组件中试生产线,完成了相关材料合成及制造工艺的开发,并已开始100兆瓦量产生产线的建设工作,计划于2020年实现钙钛矿光伏组件的商业化生产。但是研究人员很快意识到钙钛矿既善于吸收阳光,还能运送电荷。
在过去十年里,全球顶尖科研机构和大型跨国公司,如英国牛津大学,瑞士洛桑联邦理工学院,中国科学院、南方科大,日本松下、夏普、东芝等都投入了大量人力物力,致力于实现钙钛矿太阳能电池的量产。相比于硅电池的理论寿命25年,还有很大差距人们有理由相信,2020年或将成为人类光伏发电历史上的拐点。后来,钙钛矿的概念有了很大的延展,它已经不特指钙钛复合氧化物,而用来泛指一系列具有ABX3化学式的化合物,在这里,A可以是甲氨基等有机分子基团,而B可以是铅原子(也可以是锡原子),X则一般含有卤素原子。而晶硅材料的铸锭和提拉都需要在1500度以上高温,生产能耗差距可想而知。牛津光伏将这一生产线电池转换率的初始目标定为27%。
相比于硅电池的理论寿命25年,还有很大差距。据介绍,协鑫纳米10兆瓦中试生产线所制造的钙钛矿光伏组件尺寸为45厘米65厘米,光电转化效率达到15.3%。
需要解释的是,钙钛矿(Perovskite)材料是以俄国矿物学家列维佩罗夫斯基(Lev Perovski)的名字命名。换句话说,以钙钛矿为原料制造的太阳能电池可以将大约1/4的太阳光直接转化为电能。
在过去十年里,全球顶尖科研机构和大型跨国公司,如英国牛津大学,瑞士洛桑联邦理工学院,中国科学院、南方科大,日本松下、夏普、东芝等都投入了大量人力物力,致力于实现钙钛矿太阳能电池的量产。从全球来看,英国牛津光伏公司的太阳能电池转换效率居于领先地位。
其推出的钙钛矿叠层电池光电转换效率已经达到了28%的世界纪录,这也超过了26.7%的单晶硅电池效率纪录。2020年量产可期目前,钙钛矿太阳能电池正处于量产的前夜。1954年,美国贝尔实验室Pearson、Fuller和Chapin等人研制出了第一块晶体硅太阳能电池,获得4.5%的转换效率, 开启了利用太阳能发电的新纪元。这是全世界范围内最大面积的钙钛矿光伏组件,也是大面积钙钛矿组件效率的最高数值。
从结构上来看,太阳能电池一般是由很多层材料堆积起来的,其中起到光吸收作用的层叫做吸收层。稳定性成瓶颈经过十年的发展,钙钛矿太阳能电池的实验室光电转换效率已经高达27%,在太阳能电池行业遥遥领先。
目前,钙钛矿电池已经经过了1万小时的持续光照实验,按照全天平均日照时长4小时计算,钙钛矿电池理论寿命为6.8年,考虑到实际日照时间以及日常损耗,钙钛矿电池正常寿命应小于6.8年。就这样,钙钛矿太阳能电池诞生了。
3月15日,中国第一大风机制造商金风科技宣布,以战略投资者身份领投英国钙钛矿太阳能发电公司牛津光伏有限公司(Oxford PVTM)D轮融资,投资金额2100万英镑。不过,从全球来看,虽然钙钛矿太阳能电池尚处实验室阶段,并未实现真正的量产,但随着技术进步,2020年量产的脚步已越来越近,钙钛矿太阳能电池有望成为光伏行业的搅局者。
协鑫纳米正在建设中的100兆瓦量产生产线,将把组件面积扩大至1米2米,组件光电转化效率将提高至18%以上。尽管具备转化效率高、成本低的优点,但钙钛矿太阳能电池也面临稳定性差导致的寿命较短的问题,这也是其最致命的弱点。同时,钙钛矿材料对杂质不敏感,通常90%左右纯度的钙钛矿材料就可以用于制造效率达到20%以上的太阳能电池。可喜的是,2016年以来,随着新型多离子混合型钙钛矿材料的应用,以及缓冲层材料逐渐无机化,钙钛矿太阳能电池的工作寿命正在稳步提高,在实验室中已可实现连续1000小时工作衰减低于5%。
短短几年转换效率及稳定性都有了很大提高,已经具备了产业化条件。其中,钙钛矿太阳能电池的进展最受人关注。
比纤纳光伏更进一步,中国民营能源集团协鑫集团和英国牛津光伏公司都提出了钙钛矿太阳能电池量产的时间表。当阳光照射到这些电子空穴对上时就形成了光电流。
需要注意的是,目前,转换效率较高的钙钛矿太阳能电池的尺寸均为实验室级别,但随着电池尺寸的增加,其光电转换效率会随之下降。以目前市场份额最高的多晶硅太阳能电池为例。
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