光電塑料技術(shù)和擴(kuò)展

柔性太陽(yáng)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(dǎo)體和半導(dǎo)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(shù)裝幾何結(jié)構(gòu)應(yīng)用于基座，隨后進(jìn)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乃芰稀Ｒ环N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^(guò)使用覆層來(lái)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(guò)摻假導(dǎo)電材料進(jìn)一步提高性能。光伏電池也能通過(guò)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(wù)開(kāi)拓副總裁 Dan Williams稱。

"通過(guò)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(xué)、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(cuò)，但是還不夠高。通常的硅太陽(yáng)能系統(tǒng)的效率大約為15%。Konarka公司預(yù)計(jì)它的電力發(fā)電的成本每度不超過(guò) 10美分，這將使該材料可以被廣泛地應(yīng)用于光伏建筑一體化。Design News之前曾報(bào)道過(guò)該技術(shù)的另一個(gè)主要參與者:位于匹茲堡的 Plextronics公司，該公司是 Carnegie Mellon大學(xué)成立并從該校獨(dú)立出來(lái)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(yáng)能墨來(lái)印制太陽(yáng)能模塊，這些可打印太陽(yáng)能墨用像 Konarka所用的此類導(dǎo)電聚合物制成。產(chǎn)品的模塊設(shè)計(jì)還能讓公司評(píng)估新的加工工藝從而達(dá)到性能最大化。

"該產(chǎn)品致力于促進(jìn)我們的創(chuàng)新性太陽(yáng)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(chǎng)，公司必須要首先采取措施展示新技術(shù)的市場(chǎng)潛力。"Plextronics公司使用的是Carnegie Mellon大學(xué)Richard McCullough博士發(fā)明的導(dǎo)電聚合物技術(shù)。

太陽(yáng)能屋頂板材

陶氏化學(xué)公司的角色。另外一家主要參與者是陶氏化學(xué)公司，該公司從美國(guó)能源部"陽(yáng)光美國(guó)之路計(jì)劃 (Solar America Initiative Pathways Program)"獲得了 2千萬(wàn)美元的科研經(jīng)費(fèi)。

陶氏化學(xué)利用它的密封和屋面技術(shù)開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能屋頂板材。去年晚些時(shí)候，陶氏化學(xué)在它的密歇根州 Midland的 Michigan Operations工廠安裝了一臺(tái)重 1,350噸的前后鉗式注塑機(jī)，用于開(kāi)發(fā)能把柔性太陽(yáng)能板集成到塑料屋頂板材的技術(shù)。 目前硅太陽(yáng)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(lái)很費(fèi)勁，發(fā)電電價(jià)也比電網(wǎng)電價(jià)高很多。

"陶氏化學(xué)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(yáng)能電池'封裝在'屋頂材料從而形成一個(gè)'太陽(yáng)能屋頂面板'，"陶氏化學(xué)光伏建筑一體化技術(shù)高級(jí)技術(shù)主管Bob Cleereman稱。

CIGS由銅、銦、鎵和硒制成，被用作薄膜太陽(yáng)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(xué)在 SAI項(xiàng)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(dǎo)者。但是該公司沒(méi)有達(dá)到關(guān)鍵目標(biāo)，因此在 SAI項(xiàng)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(yù)計(jì)今年該工廠將生產(chǎn) 20MW的太陽(yáng)能膜。

"我們與 Global Solar Energy公司合作的原因是，在尋求太陽(yáng)能材料供應(yīng)商的過(guò)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(yīng)商， ""對(duì)陶氏公司的 Cleereman稱。光伏建筑一體化設(shè)備來(lái)說(shuō)，銅、銦、鎵和硒被證明是最有效、成本最低的太陽(yáng)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(yáng)能電池效率達(dá)到了創(chuàng)紀(jì)錄的10%，該數(shù)字是 SAI計(jì)劃的要求。SAI計(jì)劃的目標(biāo)是在 6年內(nèi)能發(fā)出和電網(wǎng)價(jià)格差不多的低成本太陽(yáng)能電力。

陶氏公司不愿討論它的技術(shù)細(xì)節(jié)，不過(guò)龐大的注塑設(shè)備是個(gè)重要線索。陶氏公司可能試圖把太陽(yáng)能板集成到注塑塑料結(jié)構(gòu)內(nèi)，就像把標(biāo)簽注塑到模腔內(nèi)的汽車儀表盤中那樣。如果能把太陽(yáng)能材料能像卷紙筒給紙那樣輸出到工具中，這是個(gè)令人激動(dòng)的主意，因?yàn)樗艽罅可a(chǎn)低成本的產(chǎn)品。

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

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(kāi)一卷連接小型電表的棕色塑料薄膜。"3 伏。"他笑說(shuō)。"這還只是來(lái)自房間的光線。想想如果我們是在室外的話，讀數(shù)會(huì)是多少吧!"

赫斯經(jīng)營(yíng)一家名為 Konarka 的太陽(yáng)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(jià)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(lái)的太陽(yáng)能板。"很快你可能都不需要電池了。"赫斯說(shuō)道，手里舉一個(gè)能在一小時(shí)內(nèi)為你手機(jī)充完電的便攜式設(shè)備樣品。"這東西放哪兒都行。"

美國(guó)聯(lián)邦政府"陽(yáng)光美國(guó)計(jì)劃 (SAI)"的關(guān)鍵項(xiàng)目中有兩個(gè)是致力于開(kāi)發(fā)有機(jī)光伏建筑一體化技術(shù)。其中一個(gè)項(xiàng)目由位于馬薩諸塞州 Lowell的 Konarka公司負(fù)責(zé)，另一個(gè)由位于密歇根州Midland的陶氏化學(xué)公司負(fù)責(zé)。SAI的目標(biāo)是到 2015年能提供每度電低于10美分的太陽(yáng)能電力。目前電網(wǎng)電價(jià)是每度 8美分，而太陽(yáng)能技術(shù)發(fā)電的電價(jià)是其 3倍。一種采用 Konarka技術(shù)的創(chuàng)新性但是價(jià)格昂貴的設(shè)備是一個(gè)裝有柔性太陽(yáng)板的太陽(yáng)傘，它可為筆記本電腦、手機(jī)或其它消費(fèi)者產(chǎn)品提供電力。目前該產(chǎn)品已經(jīng)被應(yīng)用于陽(yáng)光充足地區(qū)的戶外咖啡店和游泳池旁的小店。