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新型塑料薄膜保护太阳能板防水替代玻璃

  多年来,太阳能公司一直就想生产轻型、灵活的太阳能电池板,可便宜地运输,也易于安装(展开它们就面积很大)。但是他们一直受阻,原因是缺乏性能良好又实惠的玻璃替代品。
  
  现在,3M公司认为,他们找到了一个解决方案。本周,这家公司推出了一款塑料薄膜,说它可匹敌玻璃,因为它可保护活性材料在太阳能电池板中避免水分侵蚀,并且省钱,有利于制造商和他们的客户。
  
  这种保护膜是一种多层的、含氟聚合物薄膜,可以替代玻璃,用作保护性封面以保护太阳能电池板,德里克·德西奥利(DerekDeScioli)说,他是3M公司可再生能源部业务开发经理。制造商用薄膜覆盖太阳能板,紧紧地密封,以保护它们免于潮湿以及其它天气因素的影响,这些都可以致命地损坏太阳能电池。
  
  这种薄膜就使3M公司满足了需求,就是太阳能板制造商的需求,特别是生产某些薄膜太阳能电池的厂家,它们的需求就是玻璃替代品。玻璃一直是保护材料,它被选择,是因为便宜,而且可以抵御天气影响,足够耐用,可持续使用数十年。绝大多数的太阳能电池板今天制作是用玻璃作顶盖。但是,玻璃也增加了太阳能电池板的重量和体积,而且它必须仔细包装,以免摔坏,这就增加了运输成本。替代玻璃后,这种新型薄膜就不需要支撑架,支撑架是特别有用的,因为有的屋顶不能承受很大的重量。把太阳能电池板交融到屋顶中,也可克服房主在美观上的反对意见。
  
  “柔性的太阳能电池板都具有这些完善的益处,但是,接下来,你就会遇到一个问题,就是如何封装它们。多年来,人们并不重视这个问题,”斯蒂芬·黑格渡斯(StevenHegedus)说,他是特拉华州大学能量转换研究所的科学家。
  
  用塑料来保护太阳能电池并不是一个新的想法。你可以看到塑壳太阳能电池,在野营装备和新奇的装置中都有,比如有的背包上就有内置的太阳能充电器。但是这种类型的塑料薄膜设计不是用来抵御长期的户外裸露,比如说20至25年的裸露,这是多么漫长,太阳能电池板就应该能够持续使用这么长时间,黑格乌斯说。
  
  其他几个公司最近开始推广塑料封盖,用于柔性的太阳能电池板,3M公司的材料具有数量级更高的性能,可以保持防水,这是使用寿命长的关键。
  
  美国太阳能奥凡尼克公司(UnitedSolarOvonic)是唯一一家大型的薄膜制造商,已推出灵活的太阳能板有很多年了。密西根州的这家公司采用非结晶的硅,这种材料对水分也不敏感,就像其他新兴的化合物。这家公司的非结晶硅太阳能电池板只能把大约7%的阳光,当然是指照射在板上的阳光,转化为电能,因转化率低,就使Uni-Solar公司的产品较少有人需要。Uni-Solar公司使用的含氟聚合物树脂是来自杜邦漆,被作为表面涂层,用于电池板。
  
  太阳能电池的制备需要半导体材料,包括铜、铟、镓、硒(CIGS),效率可能两倍于非晶硅,但是它们对湿度更敏感,所以需要更好地保护,以免于水分侵蚀。许多CIGS制造商已经找到了生产工艺,来把这种化合物储存在成卷的柔韧金属箔上或塑料上。
  
  这些公司说,他们生产这种太阳能电池板可以更快,用的就是这种卷对卷的工序;取得更高产量的重要性,在于可以降低生产成本。但是他们一直是依赖玻璃,用来作前板,这是因为缺乏合适的塑料。除了CIGS太阳能板制造商,3M公司瞄准的开发商也有开发碲化镉和有机薄膜的,德西奥利说。
  
  明尼苏达州的3M公司在着手开发一种更耐用的前部套管,研究结果是一种塑料薄膜,有23微米厚,远远薄于3000微米厚的玻璃,这种玻璃通常用于今天的太阳能电池板,德西奥利说。公司采用了含氟聚合物,因为这种材料不容易让水渗入,而且耐高温和紫外线。3M也设计了一种薄膜,以防止它反射太多的阳光。3M公司表示,它的薄膜能达到的效果是,水蒸气渗透速度低于每天每平方米0.0005克的水。其他的前部防护薄膜会渗过数百倍的水分。
  
  德西奥利说,这种薄膜也可以被碾压,用的是同一种卷对卷工序,可用于储存薄膜半导体,这可以削减生产成本。柔性的太阳能电池板也可以比玻璃板更大,因为灵活多样性不需要支架系统,更容易运输。装配大型电池板组件的时间和费用可以大大低于拼集许多小板,他说。
  
  “主要的价值是,我们的薄膜使制造商可以生产更大的组件,就用卷对卷工序。”德西奥利说。他说,虽然这种材料本身的成本并不低于玻璃,但它会降低整体成本,因为可以节省制造和安装成本。
  
  3M公司现在制造这种薄膜是在一个示范生产线上,并计划明年量产。该公司表示,他们的客户已经排成队,但是德西奥利拒绝透露客户名称。
  
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