光電塑料產(chǎn)品介紹

在馬薩諸塞州洛厄爾市一家已被改裝的紡織廠里，里克·赫斯(Rick Hess)鋪開一卷連接小型電表的棕色塑料薄膜。"3 伏。"他笑說。"這還只是來自房間的光線。想想如果我們是在室外的話，讀數(shù)會是多少吧!"

赫斯經(jīng)營一家名為 Konarka 的太陽能新創(chuàng)企業(yè)，他正在展示的是光電塑料(power plastic)，這是一種既輕便又價格低廉的新型材料，能將室內(nèi)外光線轉(zhuǎn)化為電能。

你可以把它想成是能像膠卷那樣卷起來的太陽能板。"很快你可能都不需要電池了。"赫斯說道，手里舉一個能在一小時內(nèi)為你手機充完電的便攜式設(shè)備樣品。"這東西放哪兒都行。"

美國聯(lián)邦政府"陽光美國計劃 (SAI)"的關(guān)鍵項目中有兩個是致力于開發(fā)有機光伏建筑一體化技術(shù)。其中一個項目由位于馬薩諸塞州 Lowell的 Konarka公司負責，另一個由位于密歇根州Midland的陶氏化學公司負責。SAI的目標是到 2015年能提供每度電低于10美分的太陽能電力。目前電網(wǎng)電價是每度 8美分，而太陽能技術(shù)發(fā)電的電價是其 3倍。一種采用 Konarka技術(shù)的創(chuàng)新性但是價格昂貴的設(shè)備是一個裝有柔性太陽板的太陽傘，它可為筆記本電腦、手機或其它消費者產(chǎn)品提供電力。目前該產(chǎn)品已經(jīng)被應用于陽光充足地區(qū)的戶外咖啡店和游泳池旁的小店。

柔性太陽能板的電力由發(fā)電塑料 (Power Plastic)產(chǎn)生，這是一種已獲專利的高度保密的材料。Konarka的專利表明該材料主要成分是共軛聚合物，它的性能和金屬導體和半導體類似。聚合物至少包括以下幾種:聚硫脲、聚烷基噻吩、聚雙己基噻吩(PDHTT)、聚噻吩乙烯和聚芴衍生物。

光伏電池是采用連續(xù)卷紙制造技術(shù)生產(chǎn)的，這種技術(shù)把聚合物以樹裝幾何結(jié)構(gòu)應用于基座，隨后進入繞式 (roll-to-roll)加工流程?；梢允侨魏文茉诰砑埞に囍斜唤饘倩乃芰?。一種常用材料是聚酯材料，此外也可以使用聚碳酸酯、聚丙烯和聚苯乙烯?？梢酝ㄟ^使用覆層來提高效率，覆層能夠防止某些類型光的反射。還有制造商通過摻假導電材料進一步提高性能。光伏電池也能通過其它印刷系統(tǒng)制造。

"Konarka公司的創(chuàng)新在于它的光敏發(fā)電塑料的材料、制造工藝和形狀因素，"Konarka公司業(yè)務開拓副總裁 Dan Williams稱。

"通過使用新型納米結(jié)構(gòu)材料，我們把普通的覆層和打印技術(shù)從化學、膠片和柔性電子行業(yè)帶入到能源行業(yè)。"

該系統(tǒng)目前的效率為 6%--性能已經(jīng)不錯，但是還不夠高。通常的硅太陽能系統(tǒng)的效率大約為15%。Konarka公司預計它的電力發(fā)電的成本每度不超過 10美分，這將使該材料可以被廣泛地應用于光伏建筑一體化。Design News之前曾報道過該技術(shù)的另一個主要參與者:位于匹茲堡的 Plextronics公司，該公司是 Carnegie Mellon大學成立并從該校獨立出來的，在 1月該公司建立了它的第一條研發(fā)生產(chǎn)線。

小型生產(chǎn)商將能夠使用可打印太陽能墨來印制太陽能模塊，這些可打印太陽能墨用像 Konarka所用的此類導電聚合物制成。產(chǎn)品的模塊設(shè)計還能讓公司評估新的加工工藝從而達到性能最大化。

"該產(chǎn)品致力于促進我們的創(chuàng)新性太陽能墨系統(tǒng)的商業(yè)化，"Plextronics公司的總裁兼 CEO Andy Hannah稱。"某些情況下，特別在像印刷電子這樣的新興市場，公司必須要首先采取措施展示新技術(shù)的市場潛力。"Plextronics公司使用的是Carnegie Mellon大學Richard McCullough博士發(fā)明的導電聚合物技術(shù)。

太陽能屋頂板材

陶氏化學公司的角色。另外一家主要參與者是陶氏化學公司，該公司從美國能源部"陽光美國之路計劃 (Solar America Initiative Pathways Program)"獲得了 2千萬美元的科研經(jīng)費。

陶氏化學利用它的密封和屋面技術(shù)開發(fā)太陽能屋頂板材。去年晚些時候，陶氏化學在它的密歇根州 Midland的 Michigan Operations工廠安裝了一臺重 1,350噸的前后鉗式注塑機，用于開發(fā)能把柔性太陽能板集成到塑料屋頂板材的技術(shù)。 目前硅太陽能電池一般封裝在屋頂笨重的玻璃板中，成本高且安裝起來很費勁，發(fā)電電價也比電網(wǎng)電價高很多。

"陶氏化學的創(chuàng)新性技術(shù)是基于一種被稱為 CIGS的低成本光伏材料，太陽能電池'封裝在'屋頂材料從而形成一個'太陽能屋頂面板'，"陶氏化學光伏建筑一體化技術(shù)高級技術(shù)主管Bob Cleereman稱。

CIGS由銅、銦、鎵和硒制成，被用作薄膜太陽能電池的吸光材料。20多家公司都在研究 CIGS技術(shù)，有些公司正努力使其接近可被接受的水平。

陶氏化學在 SAI項目的最初合作伙伴是加利福尼亞州的Miasloe公司，該公司一度是 CIGS研發(fā)領(lǐng)域的領(lǐng)導者。但是該公司沒有達到關(guān)鍵目標，因此在 SAI項目中被 Global Solar Energy公司代替，Global Solar Energy公司去年在亞利桑那州新建了一家工廠，該公司預計今年該工廠將生產(chǎn) 20MW的太陽能膜。

"我們與 Global Solar Energy公司合作的原因是，在尋求太陽能材料供應商的過程中它是唯一一家能提供符合 SAI要求的柔性 CIGS材料的合格供應商， ""對陶氏公司的 Cleereman稱。光伏建筑一體化設(shè)備來說，銅、銦、鎵和硒被證明是最有效、成本最低的太陽能薄膜技術(shù)。"

Global Solar Energy公司是唯一一家能生產(chǎn)用于柔性載體的全尺寸 CIGS電池的公司，該公司的太陽能電池效率達到了創(chuàng)紀錄的10%，該數(shù)字是 SAI計劃的要求。SAI計劃的目標是在 6年內(nèi)能發(fā)出和電網(wǎng)價格差不多的低成本太陽能電力。

陶氏公司不愿討論它的技術(shù)細節(jié)，不過龐大的注塑設(shè)備是個重要線索。陶氏公司可能試圖把太陽能板集成到注塑塑料結(jié)構(gòu)內(nèi)，就像把標簽注塑到模腔內(nèi)的汽車儀表盤中那樣。如果能把太陽能材料能像卷紙筒給紙那樣輸出到工具中，這是個令人激動的主意，因為它能大量生產(chǎn)低成本的產(chǎn)品。

作為一項前沿技術(shù)，Konarka計劃的確讓人很感興趣，但是陶氏公司的計劃在不遠的將來有希望成為主要的游戲規(guī)則顛覆者。