柔性薄膜电池与光伏建筑一体化

分析了光伏建筑一体化系统的特点,通过应用案例介绍了光伏与建筑相结合的两种主要形式,即光伏系统与建筑的结合和光伏构件与建筑的结合,着重探讨了光伏建筑一体化对光伏系统和光伏组件的要求,阐述了柔性三结非晶硅薄膜电池组件应用于光伏建筑一体化系统中的优势。

柔性薄膜太阳电池温度系数初探

影响电池功率输出的因素有很多,例如温度,由于工作环境的温度不同,其电压、电流、功率也不同,电池在极端温度下工作状态能否达到要求,需要在电路设计时进行预算,因此温度系数这一电池特性就显得尤为重要。通过一组实验,在不同的温度下对柔性薄膜太阳电池进行电性能测试,得到样品电池在不同温度下的I-V曲线以及各项参数。结果表明,电池随着温度的升高,开路电压降低,短路电流升高,最大功率降低。

柔性薄膜太阳电池组件遮阴测试研究

通过分析薄膜太阳电池组件的遮阴测试数据,总结了遮阴对电池组件各输出特性参数的影响。讨论了当遮阴超过87.5%时,所有测试数据为0的实验结果,并作出了合理解释。

柔性薄膜太阳能电池与乙烯-四氟乙烯薄膜复合材料电-热-力性能试验研究

为了研究不同乙烯-四氟乙烯(ethylene tetrafluoroethylene,ETFE)薄膜光伏一体化形式的电-热-力性能,在日照辐射强度为1000 W/m2的光照条件下,分别对ETFE衬底的柔性薄膜太阳能电池(S1试件)及双层ETFE覆膜的单条柔性薄膜太阳能电池试件(S2试件)进行单轴拉伸试验,得到了应力-应变曲线、温度及电压变化曲线并分析了电-热-力性能之间的相互作用现象。试验结果表明:S1试件的屈服应力为20.2 MPa,弹性模量为1110 MPa,开路电压存在明显的下降突变点,试件S1的破坏原因是膜材断裂;S2试件在试验过程中电池条出现滑移现象,屈服应力为6.6 MPa,弹性模量为715 MPa。当拉伸至应变为10%时,电压波动较大直至降为0 V,与试件S1相比,试件S2电-热-力性能之间的相互影响较为显著。

柔性非晶硅薄膜太阳能电池组件与光伏建筑一体化

介绍了光伏建筑一体化体系的发展历程,详细叙述了柔性非晶硅薄膜光伏组件的特点和优势,并简单介绍了该类产品的应用情况。

柔性CZTSSe薄膜太阳电池的制备及扩散阻挡层对其性能影响的研究

在不锈钢衬底上,采用溶胶-凝胶后硒化退火工艺制备CZTSSe薄膜并构建成太阳电池器件.采用扫描电镜、X射线能量色谱仪和太阳电池测试系统对薄膜和柔性电池器件进行表征.研究结果表明:通过对比,430钢上制备的CZTSSe吸收层最符合制备高性能器件的要求;研究了不同扩散阻挡层对器件性能的影响,其中Ti阻挡层不仅可以促进CZTSSe晶粒长大,还可以显著提高电池的短路电流和填充因子,对电池的转换效率有大幅的提升,并最终获得了转化效率为1.19%的柔性CZTSSe薄膜太阳电池.

柔性薄膜太阳能可调温发热服的电热系统设计

寒冷环境中,人体通常由于产热量不足以抵偿散热量而导致体温下降.基于此,本研究通过技术设计,采用可拆卸电子设备,将碳纤维材料应用在御寒服装上,研发太阳能发热服,达到主动供热和被动保暖的功能要求.首先根据用电系统的要求确定供电系统的规格,并根据其来确定充电系统的规格;然后,对电路系统进行设计和测试;最后将电子装置在服装上进行合理配置,使符合人体工学的原理,方便、快捷.

非晶硅薄膜太阳能电池热模型的模拟与实验研究

为了研究柔性非晶硅薄膜太阳能电池(a-Si PV)在晴和多云天气下的温度值,基于能量守恒法建立了a-Si PV的光热模型,考察了各部分参数取值,编写了微分方程的求解程序,并设计研制了一套实验模型进行验证.实验结果表明:a-Si PV电池的温度受日照辐射强度的影响最为显著;安装角度和环境温度也在一定程度上影响a-Si PV的温度值;晴天时的温差大于多云天气下的温差.实测值与模拟值对比表明:该模型可以准确模拟PV温度在晴和多云天气下的变化;数值结果与实验结果最大差值为3.9°C,主要原因是多云天气日照辐射强度的波动性和PV材料热容引起的热响应时滞.建立的a-Si PV热模型考虑了主要的影响因素,可较为准确地得到在晴和多云天气下的温度变化.

柔性CZTSSe太阳电池的制备及性能研究

采用溶液法及后硒化处理的方式在柔性钼衬底上制备铜锌锡硫硒薄膜,并通过XRD、EDS、Raman和SEM分析薄膜的结晶性、物相和形貌。研究金属成分含量对CZTSSe薄膜形貌的影响,最终在柔性衬底上制备出成分均匀可控、无二元或三元杂相、结晶致密连续的CZTSSe薄膜,并以此为基础制备结构为Mo/CZTSSe/CdS/i-ZnO/ITO/Ag的柔性太阳电池,得到的电池最高效率为3.83%。

MoO_(3)背界面修饰对柔性CZTSSe太阳能电池性能的影响

针对高温硒化过程中铜锌锡硫硒(CZTSSe)太阳能电池背界面不稳定问题,提出在柔性Mo衬底上蒸镀MoO_(3)薄层,阻隔CZTSSe吸收层与Mo的直接接触,抑制背界面处CZTSSe吸收层与Mo发生分解反应.材料表征及性能测试表明,MoO_(3)修饰能促进背界面处CZTSSe吸收层的生长,提高CZTSSe吸收层的结晶质量,实现了CZTSSe吸收层由双层结构向“三明治”结构的转变.实验证明,加入10 nm的MoO_(3)薄层,开路电压与短路电流有大幅提升,能得到最佳的器件效率,效率从6.62%提升到7.41%.

无镉ZnO缓冲层的柔性CZTSSe太阳电池

针对铜锌锡硫硒(CZTSSe)薄膜太阳电池中CdS缓冲层带隙较小造成光损耗和Cd元素的毒性问题,提出无镉环保型CZTSSe太阳电池,分别采用溅射法和旋涂法来制备ZnO薄膜以替代CdS缓冲层.薄膜形貌表征及器件性能测试表明,相比旋涂法,溅射法制备的ZnO的薄膜质量及其CZTSSe器件性能明显更好,器件的光电转换效率(PCE)从1.0%提升到4.5%.同时,相比于CdS(E_(g)=2.4 eV),ZnO具有更大的带隙(E_(g)=3.3 eV),去除CdS膜层后,薄膜和器件在蓝光区具有更高的透光率和更好的光吸收.该设计为制备柔性CZTSSe太阳电池提供了一种新策略.

宽幅卷对卷镀膜技术制造薄膜硅太阳电池

迅力光能自主研发的高集成宽幅卷对卷薄膜硅太阳电池生产线,在0.127mm厚的不锈钢基底上生产的a-Si/a-SiGe多结太阳电池实现了初始转换效率大于10%。所生产的柔性光伏组件产品在2010年已经取得美国ETL(UL 1703)认证,以及欧洲TUV(IEC 61646/EN 61730)和CE认证。

太阳能电池与层合板胶接拉伸性能的数值模拟

对用于太阳能飞机蒙皮的柔性薄膜太阳能电池与碳纤维复合材料层合板胶接结构,进行了静力拉伸性能的数值模拟。分别用内聚力模型和弹塑型材料模型描述了粘接层与太阳能电池的力学行为;用实现层合UMAT板的渐进失效,研究了粘接材料性能对太阳能电池损伤的影响。结果表明,界面开胶和电池组件塑型损伤先于整体结构破坏,粘接材料性能对太阳能电池损伤有显著影响。

溶液法制备Zn_(1-x)Sn_(x)O缓冲层的CZTSSe太阳电池性能优化

为了获得环保型太阳电池,利用低成本且安全的溶液法制备Zn_(1-x)Sn_(x)O(ZTO),替代CdS缓冲层以获得无镉柔性Cu_(2)ZnSn(S,Se)_(4)(CZTSSe)太阳电池.通过优化ZTO层厚度以调控电场和耗尽区,当ZTO层厚度为100 nm时,器件的内建电势可提升至0.35 V,耗尽区宽度增加至0.23μm,能更有效地收集载流子.优化后的器件具有更好的理想因子A(1.60)和更短的电荷转移寿命(26μs),这表明异质结质量得到提高且界面复合被有效抑制.最佳器件的光电转换效率(PCE)为3.0%,填充因子获得了22.7%的显著提升.

柔性薄膜太阳能电池与聚偏氟乙烯膜材复合后力电性能试验研究

基于建筑光伏一体化,开展张力膜结构光伏一体化的基础研究,提出了柔性薄膜太阳能电池的平行电池条方向与建筑聚偏氟乙烯(PVDF)膜材经线方向重合及其与PVDF膜材纬线方向重合的两种复合方式,针对每种复合方式进行平行电池条方向及垂直电池条方向的拉伸试验,测定了柔性薄膜太阳能电池与PVDF膜材复合后的拉伸应力-应变关系及发电效率-应变关系曲线。研究结果表明:不同拉伸方向下复合膜材的抗拉强度介于29.8～32.4 MPa之间;垂直于电池条方向拉伸时,复合膜材的输出电压缓慢下降;平行电池条方向拉伸时,复合膜材的输出电压存在明显的下降突变点。以输出电压值降为初始值90%时的拉伸应变作为柔性薄膜太阳能电池与膜结构一体化设计时的控制应变,在不同复合方式和拉伸方向下,该控制应变均为0.03左右。

激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层的研究

柔性聚酯膜衬底薄膜电池通过激光刻蚀等工艺形成集成串联,激光刻蚀柔性薄膜太阳电池复合背反射层(Ag/ZnO)是其中的重要工艺。首先对聚酰亚胺(PI)、Ag、ZnO材料的光学特性进行了分析,然后采用1 064nm脉冲激光与532nm脉冲激光分别对柔性薄膜太阳电池复合背反射层进行刻蚀研究。通过改变重复频率、激光功率、扫描速度和焦点位置等参数,分析了激光刻蚀物理机制,获得了好的刻蚀效果。结果表明,1 064nm纳秒脉冲激光更适合刻蚀柔性PI衬底复合背反射层Ag/ZnO,在激光功率860mW、刻蚀速度800mm/s和重复频率50kHz下,获得了底部平整、两侧无尖峰的刻线,刻线宽为32μm,满足柔性薄膜太阳电池集成串联组件的制备工艺要求。

大面积柔性硅基薄膜电池集成串联组件

采用卷对卷工艺制备了叠层非晶硅/非晶硅锗(a-Si/a-SiGe)电池,采用激光刻划与丝网印刷实现集成串联,形成柔性薄膜电池集成串联组件。研究了SiGe电池渐变带隙、柔性衬底nip倒结构激光刻划、反向脉冲电治疗,并用以改善柔性薄膜电池集成内联组件性能。集成组件有5个子电池内部串联而成,有效面积转换效率达5.424%(AM0,100.1cm2),开路电压达7.156V。

柔性薄膜太阳能电池的力电参数测试

为了解柔性薄膜太阳能电池的力学性能及其在受力状态下光电性能的变化,本文选择美国Konarka公司生产的柔性薄膜太阳能电池作为研究对象,通过拉伸试验的方法对该种电池的力学参数指标进行测定,并对其在拉应力影响下电池输出电压的变化进行了研究。实验结果表明:所研究的柔性薄膜太阳能电池在平行电池条方向上的弹性模量、拉伸强度要优于垂直电池条方向,并且两个方向上的电池破坏形态也有较大区别。同时,柔性薄膜太阳能电池在拉应力作用影响下,两个方向上输出电压的变化也有明显区别。研究结果对柔性薄膜太阳能电池在建筑、汽车、航空等领域的应用提供了一定的参考依据。

聚酰亚胺衬底柔性非晶硅薄膜电池集成串联组件的研究

研究了柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件的制备与关键技术。对导电栅线在柔性薄膜太阳电池集成串联组件中的重要性进行了模拟计算,对柔性薄膜太阳电池激光刻蚀进行了理论分析与实验优化,并对柔性Si基薄膜太阳电池集成串联组件进行了设计与研制。在聚酰亚胺(PI)衬底上,通过卷对卷磁控溅射与卷对卷等离子增强化学气相沉积(PECVD)依次沉积复合背反射层Ag/ZnO、Si基薄膜层和透明导电膜层,采用激光刻蚀与丝网印刷工艺相结合实现集成串联,制备了柔性非晶Si(a-Si)薄膜太阳电池集成串联组件。柔性单结集成串联组件有效面积转换效率达到了4.572%(AM0),开路电压Voc=5.065V,填充因子FF=0.552。

卷对卷制备柔性硅基薄膜电池集成串联组件的研究

卷对卷制备出聚酰亚胺(PI)衬底柔性硅(Si)基薄膜太阳电池集成串联组件。对卷对卷制备柔性Si基薄膜电池集成串联的优势进行了分析,讨论了制约柔性薄膜电池集成串联组件的主要因素;设计了两种柔性薄膜电池集成串联组件结构;进行了柔性薄膜电池集成串联组件研制,并进行了对比分析。采用卷对卷工艺制备了非晶硅(a-Si)电池,采用卷对卷激光刻划、卷对卷丝网印刷与卷对卷精密点胶实现集成串联,形成柔性薄膜电池集成串联组件,柔性a-Si单结集成串联组件全面积转换效率达到5.96%(AM1.5,全面积为117.3cm^2)。