大云網發電企業光伏太陽能正文

2017全球12個國家都在關注的太陽能黑科技，中國、美國、澳大利亞走在最前列

2017-12-05 12:31:12 來源：光伏頭條　點擊量：評論 (0)

作為全球最大清潔能源市場的中國，2017年中國的光伏太陽能產業發展也是激流勇進！　　其中，光伏創新技術的不斷涌現也再次證明了我們的實力。　　太陽能黑科技一直是光頭君非常感興趣的話題，此次將2017年

作為全球最大清潔能源市場的中國，2017年中國的光伏太陽能產業發展也是激流勇進！

　　其中，光伏創新技術的不斷涌現也再次證明了我們的實力。

　　太陽能黑科技一直是光頭君非常感興趣的話題，此次將2017年非常具有代表性的33項腦洞大開的太陽能技術進行了整理歸納，讓諸位能夠更系統、更清晰的了解太陽能前瞻技術！

　　33項技術分別來自12個國家；

　　其中，位居前三位的是：中國、美國、澳大利亞；

　　中國占了8項，美國占了8項，澳大利亞占了5項；

　　從中可以看出，無人機、太陽能電池技術、太陽能電動車等將成為未來技術發展的幾大重點方向！

　　中國

　　1、交通行業與新能源產業深度融合的“黑科技”

　　2017年底，濟南南繞城高速將成為全球首條承載光伏路面研發與鋪設的高速公路。工作人員介紹，目前該路面已實現并網發電，也就是說，這段光伏路面發的電已與充電樁相連。

　　光伏路面——交通行業與新能源產業深度融合的“黑科技”：曬曬太陽就能發電，電動汽車跑在上面就能充電，下雪后還能自行融化路面積雪；看上去像由一塊塊“玻璃”拼接而成，行走在上面卻摩擦力十足。光伏路面上不僅能承載小型電動汽車的行駛，也能承載中型貨車的行駛。

　　2、彩虹太陽能無人機可實現超長待機

　　續航能力一直是無人機的一項短板，目前無人機該項短板終于突破，終于可以實現超長待機。我國獨立自主設計的彩虹太陽能無人機成功完成2萬米共15個小時高空飛行試驗，這使我國成為繼美、英之后，第三個掌握這種技術的國家。

　　據了解，彩虹太陽能無人機由中國航天科技集團研制，翼展45米，低空飛行速度可達30公里/時，2萬米高空則可達120公里/時。通過采用取之不竭的的太陽能作為能源，可以實現超長待機。今后，彩虹太陽能無人機未來將用在搜查情報、偵察、監視和通信中繼、應急搶險救災等任務。

　　3、可彎曲的新電池

　　近日，復旦大學王永剛團隊和彭慧勝團隊研發出可彎曲的新型電池，其設計重點放在了可穿戴電子設備的機械應力要求和植入設備的安全要求上。

　　研究人員設計了兩種柔性電池：一種2D帶狀電池和1D纖維狀電池。前者能將輕薄的電極薄膜黏附在一個鋼絞線網中，而后者能在一個碳納米管骨架周圍嵌入電極材料的納米粒子。除了測試了生物兼容性液體外，研究人員還測試了硫酸鈉作為液體電解質用于可穿戴設備電池的適用性。結果顯示，在使用硫酸鈉溶液作為電解質時，兩種新型電池的容量和輸出功率等比目前報告的大多數用于可穿戴設備的鋰離子電池更好。

　　4、基于太陽能無人機構建空中局域網

　　近日航天科工正在發展基于臨近空間太陽能無人機構建空中局域網的“飛云”工程，可實現超過一周時間的應急通信保障。該工程有望于2017年年內開展應用示范。

　　臨近空間是指“空”與“天”的結合部，普遍將其定義為海拔20千米至100千米空域。該領域已成為世界大國戰略博弈和角逐的新興戰略空間。

　　5、新型太陽能光解水催化材料

　　華東理工大學材料學院楊化桂課題組在太陽能光解水領域取得重要進展，成功制備出一種新型太陽能光解水催化材料。相關研究成果日前發表于《德國應用化學》雜志。

　　光解水技術可以將太陽能轉換存儲為化學能，被視為解決全球性能源與環境問題的理想方式之一。該項工作的研究人員表示，這種材料不僅首次實現了金屬性光催化材料全分解水，而且是目前分解純水響應波長最長的單一光解水材料。這一研究成果為拓寬光解水材料吸光范圍提供了重要思路，或使今后全頻譜利用太陽能進行光解水制氫成為可能。

　　6、基體厚度為16微米的超薄晶硅電池

　　6月29日，三峽大學材料與化工學院譚新玉教授課題組，與德國卡爾斯魯厄理工學院嚴文生博士合作，成功設計和制備了基體厚度僅為16微米（1微米=0.001毫米）的超薄晶硅電池。

　　晶硅電池最大的問題，是成本太高，其中硅材料占成本40%以上。目前，市場上晶硅電池厚度多在180微米左右，因此研制超薄晶硅電池、降低晶硅電池成本，是科學家們長期攻關的方向。

　　譚新玉教研制的超薄晶硅太陽能電池，只有市場上普通晶硅電池厚度的十分之一，使用材料減少了90%，并解決了超薄晶硅太陽能電池中典型的低吸收和低效率問題。

　　7、光伏除塵技術

　　據了解，在近10年的工程實踐發現溫度和灰塵是影響光伏發電效率的主要環境不利因素。其中，空氣中灰塵顆粒覆蓋光伏組件受光面（光伏玻璃），導致太陽能電池片受光通量降低，組件及整個光伏系統發電效率顯著降低。針對這一問題，重慶理工大學科研團隊提出一種基于光伏組件的無水光伏除塵技術方案，在該方案中，光伏發電站可自動“洗澡”。

　　經過兩年多的研究，團隊在對比分析國內外已有光伏除塵技術的基礎上，提出一種基于光伏組件的無水光伏除塵技術方案。通過“鏟、刷、抹”三步機械動作，分別去除光伏組件表面的強粘附性污染物（鳥糞、小昆蟲尸體、腐爛的樹葉）、大顆粒及細小灰塵顆粒。

　　8、具有200℃高溫穩定性的鋰電池固態聚電解質膜技術

　　2017年初，北京大學化學與分子工程學院高分子科學與工程系教授范星河/沈志豪副教授及其研究團隊成功研發出了一種新型、具有高溫穩定性的鋰電池固態聚電解質膜，有望打破現有鋰離子電池固態電解質研究、產業格局。

　　PEO/鋰鹽復合體系是一類固態聚電解質。固態聚電解質由于其具有很好的熱穩定性和機械強度，成為當今科學家的研究熱點。

　　該含剛性聚合物側鏈的雙親嵌段共聚聚合物刷的鋰鹽復合體系，在高溫下具有高的離子傳導率，有望解決目前市場上使用的鋰離子電池的安全隱患等問題，可大大提高電池的安全性，應用于火箭，衛星或者飛行器等需要承受高溫場合的高溫下使用的鋰離子電池。

　　英國

　　1、細菌太陽能電池，白天夜晚24小時供電

　　英國研究人員宣布在生物太陽能電池研究領域獲得突破，將藍藻細菌當作墨水，像普通打印一樣將其打印到導電碳納米管上，制成一種生物太陽能電池板。

　　這種生物太陽能電池板能夠在白天和夜間同時發電，消除了傳統太陽能電池對于太陽光的依賴。這個裝置可以生物降解，從而可以作為一種理想的一次性太陽能電池。

　　2、“太陽能方格"磚塊可讓建筑物自行發電

　　英媒稱，未來住宅可能使用能把陽光轉化為可利用能源的磚塊建造。英國《每日郵報》網站8月16日報道，這些被稱作“太陽能方格”的磚塊設計目的是無縫嵌入新建筑物或用作翻新現有建筑物。這種新磚塊背后的研究團隊希望在2018年將其推向市場。

　　“太陽能方格”由英國埃克塞特大學專攻光伏建筑一體化（BIPV）的研究人員研制。這種磚塊與現有玻璃磚相似，可以取代傳統磚塊，以使陽光進入建筑物內。每一塊磚均含有能將陽光聚焦至小型太陽能電池上的智能光學元件，從而提高每一塊電池的總發電量。由此產生的電能可為建筑物供電，被儲存于電池中或為電動車輛充電。

　　法國

　　1、用環境光給手機充電

　　法國太陽能公司德古拉技術公司的科學家們開發出了一種LAYER技術，即“光的能量反應（Light As Your energy Response）”。從本質上講，LAYER是一種薄而靈活的太陽能電池，可以用噴墨打印機來制造。這些具有成本效益、可折疊的薄片由一種獨特的導電塑料制成，能夠從太陽能和人造光中獲取能量。

　　LAYER可以打印在電子設備上，或者更大的LAYER可以被固定在一個可以捕捉更多光線的物體上，比如一個背包。然后，這個物體就會被連接到設備上。這些太陽能電池只需要一個小時的打印時間，可以根據形狀、顏色、甚至是透明度進行定制。

　　2、LunaR混合手表：曬太陽半小時可用兩個月

　　據了解，LunaR 擁有“世界上第一個隱形太陽能電池表盤”，這主要歸功于研發團隊和太陽能技術公司 Sunpartners 的合作。

　　LunaR 智能手表可以追蹤用戶的運動和睡眠，并且非常巧妙地展示用戶每天的活動目標。與此同時，LunaR 在陽光照射一個小時之后即可完成充電。據研發團隊表示，這款手能夠在半小時內存儲足夠手表運行 60 天的電量。最關鍵的是，如果你因為某種原因無法到戶外充電，LunaR 還可以通過太陽能電池板，利用室內環境光進行充電。

　　美國

　　1、可以貼在玻璃窗上的透明光伏技術

　　美國密密西根州立大學在最近一期《自然·能源》雜志上刊文，公布了他們稱之為“transparent luminescent solar concentrator ”（“透明陽光集熱器”）的最新發明，可以利用建筑物的玻璃窗以及汽車甚至手機的玻璃表面發電。這一技術的關鍵是“透明”，使用有機物分子材料吸收太陽光的不可見光通過薄片光伏電池來發電，以塑料薄膜的形式貼在玻璃上，不影響玻璃的正常透光功能。

　　密西根大學的研究人員認為，這一技術的應用潛力巨大，如果貼滿美國各類建筑的玻璃窗，可望滿足美國40%的電力需求。如果加上屋頂光伏并輔以儲能設備，太陽能可以滿足美國幾乎全部電力需求。

　　2、平面石墨烯可自折疊成3D結構

　　美國約翰霍普金斯大學和麻省理工學院的科學家合作，利用全新方法讓平面石墨烯自折疊成3D幾何形狀。發表在最新一期《科學進展》雜志上的這一成果，將為用石墨烯研制可穿戴電子設備、活細胞膠囊和折疊式晶體管等帶來更廣闊的前景。

　　在這項新研究中，研究人員開發出一種全新的微圖形處理技術，石墨烯層在加熱過程中能沿著預先設定的線條彎曲，像人工折紙一樣折疊成3D結構。這種新方法具有兩大優勢，其一，能避免之前工藝中出現的石墨烯特性受損，折疊過程可完全保留石墨烯的導電導熱等性能；其二，3D形狀內的折痕可形成能量帶隙，進一步提高石墨烯的導電性能。

　　3、可吸收太陽光全部波長，最有效率的太陽能電池

　　近期喬治華盛頓大學的科學家設計了一種新的太陽能電池原型，他們將電池多層次堆疊成單一設備，經測量發現將陽光物轉換成電能的效率高達 44.5%，如果成品設計得宜，將成為世界上效率最高的太陽能電池。

　　華盛頓大學應用科學部的負責人 Matthew Lumb 表示，“到達地球的太陽光中波長大部分落于波長 250 納米至 2,500 納米，而一般傳統的太陽能電池無法捕捉這整個范圍的能量。”

　　4、快速汽車充電鋰電池

　　麻省理工學院研究人員發明了一項充電材料表面處理技術，采用新技術的鋰離子電池可在幾秒內完成充電。

　　一塊鋰電池完成充電一般需要6分鐘或更長的時間。但傳統的磷酸鐵鋰材料在經過表面處理生成納米級溝槽后，可將電池的充電速度提升36倍（僅為10秒）。采用該項技術的鋰電池亦具有高放電速度，因此可用于油電混合汽車的加速，使油電混合汽車的速度可趕上采用汽油發動機的汽車。

　　5、未來新能源：把壓電晶體埋在路面下利用車震發電

　　據外媒報道，洛杉磯是全世界的汽車之都。面對來來往往的車輛，有人提出了利用這些車流量發電的想法。他們的思路是，在泊油路下面插入壓電晶體，利用這些車流產生的震動來發電。

　　這聽起來似乎是天方夜譚，但是加利福尼亞州能源委員會正準備投資200萬美元來研究這種技術，這也是該州凈化空氣行動的一部分。該州的目標是到2030年為該州一半的人提供可再生能源。

　　俄羅斯

　　量子點有助太陽能電池更便宜

　　俄羅斯國立核能研究大學莫斯科工程物理學院（MEPhI）的學者們，研制出一種制造量子點材料的新技術，有助于研發吸收廣譜太陽光的便宜太陽能電池。

　　量子點即大小在幾納米的半導體晶體，改變其尺寸，可以輕易控制太陽能電池的性質，如擴大吸收光譜。在室溫下取代配位基的技術有助于改變量子點之間的距離，以此控制電荷能源傳遞的效率，不僅用來制造光電電池或發光二極管，還可以制造更復雜的半導體結構，如用作制造高度敏感的新一代傳感器的半導體結構。

　　韓國

　　1、薄如紙片的便攜式太陽能電池板

　　由韓國公司Yolk打造的太陽能電池板Solar Paper薄如紙片，堪稱消費者市場上效率最高的太陽能電池板。據稱，這款太陽能電池板能夠在兩小時內將iPhone充滿電。

　　每個Solar Paper電池板能夠產生2.5瓦的電量，因此，承載5瓦電量的iPhone手機就需要兩個Solar Paper進行充電。每個Solar Paper電池板的角落處都有插孔，因此用戶就可以將太陽能充電器掛在背包上，從而在行走中對這些太陽能充電器進行充電。

　　2、用核桃香料作出鈣鈦礦太陽能電池

　　據韓聯社9月22日報道，韓國浦項工科大學化學工學科的金泰浩教授和集成課程的李俊宇團隊使用以核桃香料為原料的食品添加劑，制造出了一種環保且高效的傳導物質，可以用于制作鈣鈦礦太陽能電池。該成果已經被刊載在化學界權威期刊《美國化學學會雜志》的在線版上。

　　據悉，鈣鈦礦這種材料比硅輕薄，制作費用也更低廉，因此在太陽能電池界備受矚目。

　　此次研究團隊使用核桃香料食品添加劑成功研制出了更加環保的傳導材料，可以替代氯苯來制作鈣鈦礦太陽能電池。

　　瑞士

　　1、能產生太陽能的混凝土屋頂

　　瑞士聯邦理工學院的研究人員開發了一種新型超薄的弧形屋頂，能夠產生太陽能。

　　據了解，這個弧形屋頂由幾層組成，內部的混凝土板作為加熱和冷卻線圈和絕緣材料的基礎，而這些材料又被更具體的混凝土覆蓋。用于收集太陽能的薄膜光伏電池隨后安裝在建筑物的外部。

　　2、提高鈣鈦礦太陽能電池實用性

　　瑞士科學家近日將鈣鈦礦太陽能電池的轉化效率提高到了20%并使其更耐用，有望使這種太陽能電池更快投入商業應用。

　　然而鈣鈦礦太陽能電池商業化的一個限制在于，材料在陽光下容易性能衰減。鈣鈦礦太陽能電池在接收太陽光之后，會產生電子和電子空穴，此時就需要一種高效的媒介把它們傳輸到電極上。目前的媒介材料造價高且不穩定，所以尋找性能穩定和低廉的媒介材料就成了關鍵。

　　瑞士洛桑聯邦理工學院的這項研究發現，硫氰酸亞銅可作為一種廉價、穩定的媒介材料。鈣鈦礦太陽能電池如果涂覆上60納米厚的硫氰酸亞銅涂層，在60攝氏度高溫下暴曬長達1000小時的加速老化試驗中，性能損耗小于5%。

　　澳大利亞

　　1、最高時速達130公里/小時的太陽能電動車

　　由澳大利亞新南威爾士大學Sunswift太陽能賽車隊設計和制造的四座電動轎車Sunswift Violet的車頂和引擎蓋上覆蓋了284個微晶太陽能電池，旨在將其設計為一款“實用性，速度性和耐用性”的車輛。

　　領隊Simba Kuestler表示，Violet看起來像一輛家庭轎車，并具有娛樂和空調系統，包括導航、倒車影像系統，甚至還有車載WiFi。Sunswift Violet團隊甚至還將挑戰4300公里的距離。

　　據報道，這輛車最高時速能夠達到130公里/小時，盡管該團隊將需要保持在60公里/小時以下，以驅動太陽能發電。

　　2、“印刷”超薄太陽能板：8美元/平米

　　近年來太陽能光伏成本已經大幅度下降，但是相對于常規能源發電成本來說，太陽能真正具有競爭性尚需時日。如何讓太陽能成本繼續下降？

　　澳大利亞紐卡斯爾大學的專家及其團隊正在試驗一種“印刷太陽能板”（printed solar panels），將電子油墨（electronic inks）打印在結實的PET塑料膠片。這種太陽能板只有十分之一毫米的厚度，可以在散光、暗光的條件下發電，因此可以按照需要隨處安裝，不必考慮相對陽光照射的傾角。

　　目前研究人員已經打印了100平方米的新型太陽能板進行試驗，進一步改善其性能和耐久性。預計量化生產后這種光伏板的成本不到8美元/平米，遠遠低于特斯拉推出的太陽能瓦成本（235美元/平米）。

　　3、將水蒸汽轉化為氫燃料的“太陽能涂料”

　　日前，澳大利亞的研究人員取得了一項重大突破，開發出了一種可以將空氣中的水蒸汽轉化為氫燃料的“太陽能涂料”。

　　這種“太陽能涂料”的關鍵是一種新開發的類似于硅膠的化合物。這種化合物被稱為合成硫化鉬，它可用作半導體，引發水分子分解成氫和氧，基于這一特性，研究團隊發現將該化合物與二氧化鈦顆粒混合后可形成能吸收太陽光、產生氫能的涂料。

　　首席研究員TorbenDaeneke博士表示，二氧化鈦是已經廣泛用于墻面涂料中的白色顏料，這意味著新材料的簡單添加可以將磚面轉變為收集能量和生產燃料的場所。

　　4、復合材料無人太陽能水面艇

　　澳大利亞Ocius技術公司發布了其5.6米Bluebottle Stinger無人水面艇（USV）。

　　這種USV可以通過太陽能電池板獲得太陽能，通過剛性翼帆收集風能，通過獨特的方向舵從波浪能中產生向前的動力。其結果是一艘完全自主的船只，并能保持4節的平均速度，同時承載超過100公斤的有效載荷。

　　5、精準控光技術

　　澳大利亞國立大學5月17日發布一項公告稱，受蝴蝶翅膀啟發，該校研究人員發明了一種可精準控制光走向的微型結構。這種控光技術可應用于太陽能電池、建筑和隱身技術等領域中。

　　這一研究成果已發表在美國化學協會的《光子學》期刊上。

　　日本

　　太陽能驅動的未來船舶

　　總部設在日本的Eco Marine Power公司正在開發一種可以安裝在貨船上的太陽能電池板。該公司首席技術官格雷格·阿特金森（Greg Atkinson）說：“當我們第一次開始嘗試的時候，將太陽能板放在剛性的帆上是不可能的，但技術總是在改進，成本也在下降。”

　　他說，許多大型貨運船只仍然需要引擎和傳統燃料，但是風能和太陽能可以減少化石燃料的消耗。在可再生能源方面，他認為80%的能源將來自于風帆的作用，還有20%來自于太陽能電池板。

　　德國

　　1、火星基地未來或采用微電網供電：依賴分散式能源系統

　　據國外媒體報道，SpaceX（美國太空探索技術公司）和特斯拉公司首席執行官埃隆˙馬斯克（ElonMusk）希望未來100年能夠向火星發送100萬人，他們將乘坐太空艦隊前往火星，每艘太空飛船可攜載100人，或者更多。并且他們將生活在缺少氧氣和遍布危險的火星環境。雖然人們無法呼吸火星上的空氣，但是一些創造性思維，會讓人們在火星表面生存下來。