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太陽能電池利用方案源源不絕

2009年11月30日 16:55 wenjunhu.com 作者:佚名 用戶評論(0
太陽能電池利用方案源源不絕

????為了大幅改用可再生能源,全球的電網(wǎng)及住宅改革正在興起。日本首相鳩山由紀夫也宣布日本要在1990年基準上實現(xiàn)CO2減排25%的目標,表明了走在世界環(huán)保前列的決心。

????這個目標該如何達成?雖然實際對策的探索才剛剛開始,但對住宅變革所給予的期待極大。日本政府已經(jīng)確立了在2020年之前導入2800萬kW太陽能電池的目標,其中大部分計劃配備于住宅。在本屆CEATEC上,很多廠商都展示了在住宅內(nèi)高效利用太陽能電池等可再生能源的嘗試及創(chuàng)意(圖1)。

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??? 圖1:邁向住宅的“能源自給自足時代”

????控制太陽能電池等分散電源、蓄電池、電動汽車、直流供電系統(tǒng)補充住宅能源的技術悉數(shù)到齊。

??? 組合通用產(chǎn)品的蓄電池

????在住宅內(nèi)有效利用太陽能電池自然不能缺少蓄電池。其作用是穩(wěn)定功率波動、儲存剩余電力。關于住宅需要蓄電池的容量也是眾說紛紜,但從家庭1天的用電量為十幾kWh左右來看,其容量至少需要數(shù)kWh。要想導入如此容量的電池,即使電池價格便宜,至少也需要數(shù)十萬日元。

????在此次展會上,為了降低住宅用蓄電池的價格,使用個人電腦通用產(chǎn)品的嘗試、把電動汽車蓄電池應用于住宅的創(chuàng)意等比比皆是。

????例如,松下就試制了使用140個筆記本電腦用圓筒型單元的鋰離子充電電池模塊(圖2)。該模塊可以利用已大量投產(chǎn)的現(xiàn)有筆記本電腦設備,“與使用車載專用單元相比,成本可以減半”(松下)。

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??? 圖2:固定式充電電池陸續(xù)問世

????面向住宅內(nèi)直流供電的“直流樣板房”用固定式鋰離子充電電池接連展出。松下沿用的市售圓筒型單元(a)。夏普展出了其投資的電池風險公司——ELIIYPower的鋰離子充電電池單元(b)。TDK使用了自主開發(fā)的層疊型單元(c)。

????該公司的充電電池模塊由直徑18mm×高65mm的“18650”圓筒型單元以20并聯(lián)×7串聯(lián)的結構配置。模塊電壓為25.2V,容量約為1.5kWh。為了提高單元的安全性,電極極板表面形成有氧化鋁絕緣層“HRL(heatresistancelayer)”。在展會現(xiàn)場,該公司展示了使用6個該電池模塊、容量約為9kWh的家用單元。

????另一方面,日產(chǎn)汽車在演講中闡述了“V2H(vehicletohome)”重要思路,也就是將電動車輛蓄電池應用于住宅,從而降低成本。

????該公司常務執(zhí)行董事篠原稔認為,終有一天,“住宅將能夠利用太陽能電池產(chǎn)生的電量為電動汽車的蓄電池充電,使用這些電量實現(xiàn)家庭電力的基本自給自足”。篠原表示,“汽車的行駛時間最多只占1天的10%左右”。只要在不行駛的時間將電力分給住宅使用,完全可以作為住宅用蓄電池。

????利用直流實現(xiàn)住宅節(jié)能

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??? 圖3:可供住宅使用的直流插座松下電工和TDK分別展出了在住宅中為電器供應直流電的直流插座。松下電工展出的是住宅用直流插座模型(a)。TDK參考展出了能夠根據(jù)電器改變電壓的試制品(b)。

????對于已經(jīng)安裝了蓄電池的住宅,提高能效的行動也日趨活躍。代表范例是為住宅內(nèi)直流供電的“直流樣板房”。由于分散電源和蓄電池的輸出為直流,因此,不轉換交流可以提高效率。

????例如,松下電工展出了能夠同時利用交流布線和直流專用布線的“AC/DC混合布線系統(tǒng)”。該系統(tǒng)無需為配備逆變器的空調(diào)和冰箱等家電逐一進行AC-DC轉換,只需把AC-DC轉換器集中到配電盤實施高效轉換,即可降低電力損失。

????而且,該公司還展出了面向48V以下低電壓電器的住宅用直流插座模型(圖3(a))。為了提高安全性,插頭四周設置了樹脂壁。

????除固定電壓外還能支持變頻的直流插座也出現(xiàn)在會場。TDK試制了能夠根據(jù)連接電器自動改變電壓的“通用直流供電插座”(圖3(b))。對于24V以下的電器,該插座可以根據(jù)電器的電壓進行直流供電。根據(jù)插頭的物理形狀識別電器的電壓,以最佳電壓從插座一側輸出直流電。在插座一側,數(shù)字控制的DC-DC轉換器會把24V直流電轉換成適合該電器的電壓。

????太陽能電池進入室內(nèi)

????太陽能電池的展出也為數(shù)眾多。其中,各公司一致展出的并不是設置在住宅屋頂?shù)碾姵?,而是在住宅?nèi)使用的色素增感型太陽能電池(圖4)。其著眼點分別在于提高住宅內(nèi)低照度環(huán)境下的效率,以及提高設計性。???

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??? 圖4:色素增感型太陽能電池的室內(nèi)利用方案層出不窮各公司紛紛展出通過組合蓄電池、提高設計性等方式強化了室內(nèi)使用效果的色素增感型太陽能電池。羅姆根據(jù)室內(nèi)低照度環(huán)境對色素和電極進行了優(yōu)化(a)。TDK利用Ag膏布線繪制出了圖案(b)。太陽誘電通過結合Li離子電容器,使為電器充電變得簡單(c)。

????例如,羅姆開發(fā)出了室內(nèi)專用的色素增感型太陽能電池。該電池著眼于色素增感型太陽能電池比Si太陽能電池更適合室內(nèi)低照度環(huán)境的特點,可以應用于掛鐘和住宅內(nèi)傳感器網(wǎng)絡

????這種太陽能電池的色素和電極根據(jù)室內(nèi)的低照度環(huán)境進行了優(yōu)化,在3330lx的熒光燈照射下,光電轉換效率高達20.25%。開發(fā)使用了羅姆的集團公司——OKI半導體的技術。今后,羅姆將逐漸開拓色素增感型太陽能電池的室內(nèi)用途,并在同時開展評估用試制品的開發(fā)。

????重視設計性的太陽能電池試制品來自TDK。該公司試制出了不僅能在電池板上著色,還能夠繪制圖案的色素增感型太陽能電池。由于使用了柔性的PEN薄膜,因此,該電池具有重量輕、耐沖擊性優(yōu)良的特點。

????圖案的形成利用的是絲網(wǎng)印刷形成的Ag膏布線。但Ag膏描繪的圖案必須發(fā)揮電極的作用。因此,圖案需要由延伸至外圍的連線構成。

????為了提高可靠性,TDK改進了Ag膏與電解液之間的保護層,防止了Ag膏腐蝕。在室溫條件下可使用5年左右。單元的轉換效率在實驗階段為7.9%。

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