广州碳谷科技OPV光伏电池开创新能源领域新应用

来源:今报在线 2023-04-28 13:04:52
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你是否曾想过,坐在一栋使用高透明度光伏发电玻璃打造的高楼大厦内,享受着阳光的照耀,同时这些光线又能被利用收集成为清洁能源,为整个建筑提供电力?或者想象一下,将太阳能电池板缩小到可以装在手提电脑上,让它们能够在室外收集太阳能供电,那将是一项多么令人兴奋的技术?

现在,随着有机光伏(Organic Photovoltaics,OPV)技术的发展,这两个愿景正在成为现实。OPV是一项基于有机材料的太阳能电池技术,相比于传统的硅基太阳能电池,它更轻薄柔,可以制造成各种形状和尺寸,有可能彻底改变我们生产和使用可再生能源的方式。

年来,对可持续和节能建筑的需求不断增加,而透明的OPV为这一问题提供了完美的解决方案。有机光伏电池可制成具有较高透光度的半透明电池,并可施加多种颜色。这种玻璃具有非常高的透光,可以保证室内光线充足,同时又能够在外部环境中收集太阳能发电。这种技术不仅可以实现更加智能、高效、绿色的能源利用,还可以为建筑带来更多美学与设计价值。

在目前已知的光伏材料中,OPV的透明度和色彩的多样首屈一指。晶硅太阳能电池的颜色通常是不透明的蓝色、灰色或黑色。钙钛矿的颜色相对较单一,通常是黑色、棕色、灰色等较暗的颜色,这是由于钙钛矿的晶体结构以及光的吸收和发射特所决定的。碲化镉光伏电池的颜色较为单一,一般为蓝黑色或灰黑色。OPV则可以通过控制材料的分子结构和化学组成,来调整其吸收和发射的波长范围,从而实现更丰富的颜色表现。因此,OPV在颜色丰富面相对其他光伏技术更具有优势。

OPV电池可以在PET基材上制造,可制造大面积、超薄的真正柔光伏电池。碲化镉与铜铟镓硒柔光伏电池通常是使用很薄的不锈钢基材制造,OPV柔电池更加柔软。OPV电池可以卷曲,能与曲面完美贴合,形状和尺寸可以调制,实现定制化设计和生产。传统的太阳能电池板通常需要在建筑物上安装支架,而OPV柔太阳能电池可以直接安装在建筑物的表面,如墙壁、屋顶、窗户等,不仅可以节省空间,还能为建筑物提供更美观的外观。

转化效率方面,OPV电池在建筑立面仍然保持同样的发电效率。而晶硅电池在建筑立面发电效率大幅降低,因此无法满足BIPV的需求。相比之下,光伏组件的安装角度对OPV的发电量没有影响,即使在建筑立面和非正南屋顶,OPV发电效率也不会损失。

OPV光伏组件的弱光能较强,即使在阴雨天也能够发电。OPV均发电时间长达6小时以上,是晶硅电池均发电时间的两倍,因此更适合光照资源较为贫乏的地区。

OPV在室内环境下表现出色,是最佳的室内的光伏解决方案。与晶硅太阳能电池不同,有机光伏电池不仅可以利用太阳光产生电流,还能够更高效地利用室内光源,OPV室内量产转化效率甚至已经突破25%,而晶硅电池在室内光源下转化效率仅为5%。钙钛矿组件中可溶解的铅元素不利于室内和人体使用,而OPV采用的是有机高分子材料作为原材料,相对于硅基太阳能电池,它具有更广泛和廉价的原料来源,规模化量产后可达到更低的成本。在OPV的制造过程中,公司均使用的环保型溶剂,且不需要添加铅等重金属材料,不污染环境。OPV作为一种更为环保、高效、长寿命、可塑更强的可再生能源技术,有机光伏电池可以用于各种室内低功耗电器和可穿戴设备,可以替代传统的纽扣电池和7号电池,例如OPV可以应用于低照度的室内环境下的无线传感器、智能家居设备、智能标签等。

作为全球首家能够实现新一代OPV大尺寸量产的企业,广州碳谷科技有限公司(以下简称“碳谷科技”)为柔和半透明应用场景提供完美的解决方案。碳谷科技是由中国湾省位速科技股份有限公司(代码TW.3508)与广州盛门新材料科技有限公司合资组建的,传承了中国湾省在半导体、光电材料和精密制造等领域多年的技术积累和产业优势,专注于有机(OPV)光伏电池组件与装备的研发、生产与销售。日本和欧洲企业在上一代OPV领域具有垄断的地位,碳谷科技在低成本材料和大面积制备的新一代OPV组件量产方面实现了突破,大尺寸量产并不会造成转换效率的耗损,打破了日欧的垄断,实现了关键原材料、设备和制程的国产化。

碳谷科技的核心管理人员来自欧美大型光电知名企业,核心研发团队由海外顶尖高分子材料、光电技术、精密装备设计专家组成,均来自美国加州大学、麻省理工学院、湾大学、湾清华大学等知名院校。这些人才和资源使得广州碳谷科技在有机光伏电池领域技术研发、创新、应用和推广上拥有明显的优势。

碳谷科技已布局大中华区、日本、美国专利超过百项,同时涵盖材料、制程和设备,竞争者难以全面突破。

光转换率及尺寸面积方面,碳谷科技OPV光伏电池转换效率连续两年获世界最高纪录,室外转化效率可达18%,室内转化效率可达25%-30%;柔基材OPV组件幅宽达650mm,玻璃基材OPV产品尺寸可达1450mm*1800mm。

碳谷科技拥有关键原料自产、关键设备研发及整线设计能力特别是在高精度狭缝涂布设备和原子层沉积设备(ALD)具有优势,是国内少数可以自行制造大尺寸狭缝涂布设备的厂商。

国外的第一代OPV电池企业已经建设了大量的示范工程和应用。包括瑞士的 EPFL Solar Pavilion、荷兰的 PowerWindow 项目和德国的 Heliatek OPV 试点项目。这些项目证明了透明 OPV 技术在 BIPV 应用中的可行和潜力。Armor公司推出的建筑OPV产品名为“OeMega”系列,是一种柔的有机光伏薄膜,可应用于建筑物的外墙、屋顶、窗户等表面。

OPV商业化应用的颜色通常包括浅蓝色、浅紫色、灰色等,同时也有透明的OPV产品。这些颜色主要是由于有机分子的选择和材料的组成导致的。

作为大中华区领先的量产OPV企业,广州碳谷科技凭借着中国光伏产业链的优势,已经取得了超过欧洲企业的发展态势。公司的产品广泛可应用于BIPV分布式光伏建筑、新能源汽车、光伏农业大棚和消费电子及物联网领域,公司已经有小批量订单出货,多个示范工程正在建设中。

在室内光照情况下,OPV(有机)光伏可为电子纸的应用提供电力,替代纽扣电池或5号、7号电池。特别是在欧盟严格的电池政策下,OPV(有机)光伏作为室内发光目前最优的解决方案有机光伏电池,将伴随电子纸的应用迎来爆发期。

公司的OPV电池可用于为电子纸供电。公司的OPV正在应用于物流管理、零售业电子标签和医疗管理等领域,帮助企业提高效率和精准度。

在室外光照情况下,公司的OPV电池可以为大尺寸电子纸供电,如户外广告牌、户外大型显示应用。同时,公司的OPV光伏墙、光伏窗和货柜屋太阳能电力系统示范工程正在建设中,为建筑和物流行业提供可持续的能源解决方案。

公司的OPV光伏电池正在与车企合作测试OPV作为车顶发电玻璃的应用。

公司的OPV光伏电池在光伏农业大棚领域的应用也受到了广泛关注,通过与农业合作伙伴的深度合作,公司正在进行多个光伏农业大棚发电系统的送样测试。OPV可以通过调节电池颜色,提高作物的产出,可以提升光伏农业的效益,还为农村地区的电力供应提供了可靠的解决方案,为乡村振兴做出了贡献。

公司的OPV光伏电池还被应用于5G基站供电方案的设计中,为这一高科技领域提供了可靠的能源支持。

室内应用方面,公司的OPV电池已广泛应用于各个领域,包括消费电子、物流管理、零售行业和医疗管理等。公司的OPV产品可为胆固醇液晶电子书供电,公司已通过下游国际知名消费电子大厂的审厂。知名家电厂商正在测试中使用OPV供电的遥控器产品。在物流管理方面,公司的OPV电池为RFID供电,实现物流过程的追踪和监管,从而有效减少物流成本和提高效率。在零售行业中,公司的OPV电池为电子标签供电,帮助商家管理库存、监测商品的销售情况,提高工作效率和精准度。在医疗管理方面,公司的OPV电池为医疗领域的电子标签供电,用于管理药品和器械的库存和使用情况,确保用药安全和合规。例如正在测试中的遥控器供电产品。通过广泛的应用领域,公司的OPV电池已成为各行各业可靠的能源支持。

作为一家致力于推动清洁能源发展的企业,碳谷科技不断追求技术创新和卓越品质。我们的OPV光伏电池可应用于多个领域,为实现能源绿色转型、推动经济可持续发展做出了贡献。未来,碳谷科技将继续努力,不断探索和推动新能源技术的发展,为全球环境保护和人类福利做出更大的贡献。


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