2010-12-27 來(lái)源:一大把
關(guān)鍵詞：有機(jī)聚合物 硅晶材料 聚合物材料 太陽(yáng)能光伏發(fā)電
光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，特種材料和涂料將起重要作用
我國(guó)太陽(yáng)能較豐富的區(qū)域占國(guó)土面積2/3以上，年輻射量超過(guò)60億J/m2，每年地表吸收的太陽(yáng)能大約相當(dāng)于1億～7億t標(biāo)準(zhǔn)煤的能量，特別是西北、西藏和云南等地區(qū)，太陽(yáng)能發(fā)電資源尤為豐富。
光伏發(fā)電是利用太陽(yáng)光的光生伏特效應(yīng)(Photovoltaiceffect)，由光子(光波)轉(zhuǎn)化為電子、光能量轉(zhuǎn)化為電能量。
太陽(yáng)能光伏發(fā)電的關(guān)鍵裝置是太陽(yáng)能電池，現(xiàn)在已是成熟的技術(shù)，推廣的難點(diǎn)是硅材料短缺和發(fā)電成本過(guò)高。目前光伏發(fā)電的成本仍在4～6元/(kW·h)，離商業(yè)化有較大的距離。擴(kuò)大晶體硅片的生產(chǎn)規(guī)�？山鉀Q太陽(yáng)能電池用的硅材料的短缺問(wèn)題，但對(duì)成本降低的幅度不大。目前國(guó)內(nèi)外都在致力于降低太陽(yáng)能發(fā)電的成本，但國(guó)外的有關(guān)報(bào)道要多一些。
美國(guó)加州理工學(xué)院最近研發(fā)出一種新的太陽(yáng)能電池，將硅線陣列嵌入有機(jī)聚合物中，是將硅晶材料和特殊聚合物材料復(fù)合，硅材料只占2%，98%都是有機(jī)聚合物，代替太陽(yáng)能電池中最昂貴的硅材料，可以大幅度降低太陽(yáng)能電池的成本，從而可大幅度降低太陽(yáng)能光伏發(fā)電的成本。
光伏發(fā)電成本降低的另一個(gè)措施是減少太陽(yáng)能電池中光能反射損失和光致降解造成的發(fā)電損失。日本立邦涂料(NipponPaint)開(kāi)發(fā)了提高背板反射率的“薄膜用高白色涂料”和防止玻璃附著臟物的涂料“NippeClystacoat”。高白色涂料應(yīng)用于構(gòu)成太陽(yáng)能電池模塊的背板，目的是將95%穿過(guò)的太陽(yáng)光反射并導(dǎo)入單元，從而提高轉(zhuǎn)換效率，膜厚30～50μm時(shí)效果最好。涂層的耐候性和抗紫外線性能通過(guò)檢測(cè)證實(shí)優(yōu)良。NippeClystacoat(涂料)是涂覆在太陽(yáng)能電池模塊表面的玻璃上。因其親水性效果，玻璃表面的灰塵和污垢可由雨水沖刷干凈，能夠有效防止玻璃污垢造成的發(fā)電量下降。
帝斯曼功能涂料部對(duì)其太陽(yáng)能防反射涂層體系采用浸潤(rùn)或者噴涂的涂裝工藝，將特殊的涂料涂覆于超白光伏太陽(yáng)能玻璃表面，其獨(dú)特的單層納米結(jié)構(gòu)將太陽(yáng)能電池的玻璃片的光透過(guò)率提高了4%，太陽(yáng)能電池組件效率由此得到相當(dāng)大的改善。這種防反射涂層系統(tǒng)在改進(jìn)光透過(guò)率的同時(shí)還將大幅度降低太陽(yáng)能系統(tǒng)的成本。
Sixtron先進(jìn)材料公司于2010年1月推出其Silexium的專利涂料技術(shù)，涂有這種可減太陽(yáng)光反射的鈍化涂料的太陽(yáng)能電池，與傳統(tǒng)硅烷基SiNX涂層的太陽(yáng)能電池相比，可減少太陽(yáng)能電池的光致降解至少達(dá)88%。
太陽(yáng)能熱水器用涂料“大有作為”
太陽(yáng)能最廣泛的利用方式是太陽(yáng)能熱水器，2007年全球太陽(yáng)能熱水器折合提供電力1.28億kW。我國(guó)太陽(yáng)能熱水器2008年總集熱面積運(yùn)行保有量約1.35億m2，年生產(chǎn)能力超過(guò)2500萬(wàn)m2，比2007年增長(zhǎng)10%，使用量和年產(chǎn)量均占世界總量的一半以上。太陽(yáng)能熱水器基本實(shí)現(xiàn)了商業(yè)化，并大量出口亞洲、歐洲、非洲等幾十個(gè)國(guó)家。
全國(guó)有1300多家太陽(yáng)能熱水器生產(chǎn)企業(yè)，同時(shí)帶動(dòng)了玻璃、金屬、保溫材料和真空設(shè)備等相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，對(duì)涂料也有推動(dòng)作用。太陽(yáng)能熱水器需要吸熱、集熱、保溫、防凍等特種涂料，以及防腐與耐候性優(yōu)良的涂料，總的年用量估計(jì)也很可觀，但目前尚未見(jiàn)相關(guān)報(bào)道。
太陽(yáng)能熱發(fā)電用特種涂料要“未雨綢繆”
太陽(yáng)能聚光熱電技術(shù)就是利用太陽(yáng)的光，加熱循環(huán)水使其轉(zhuǎn)換為蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電，是一種只運(yùn)用太陽(yáng)的光和水來(lái)發(fā)電的技術(shù)。
從20世紀(jì)70年代初開(kāi)始，美、德、法、日等國(guó)開(kāi)展大規(guī)模研發(fā)太陽(yáng)能熱發(fā)電技術(shù)，到80年代美國(guó)發(fā)展很快，僅加州就建設(shè)了10座總裝機(jī)容量為45萬(wàn)kW的太陽(yáng)能熱發(fā)電裝置；2010年還要建行8座太陽(yáng)能熱發(fā)電站，總裝機(jī)容量為200萬(wàn)kW。
太陽(yáng)能聚光熱電裝置需要捕獲太陽(yáng)光并聚集到蒸汽鍋爐加熱水以產(chǎn)生蒸汽，蒸汽再推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。捕獲太陽(yáng)光材料需要用涂料保護(hù)以增加太陽(yáng)光捕獲率，目前使用的涂料多屬具有納米結(jié)構(gòu)的涂料。聚光面的背面需用保溫隔熱并能耐高溫的涂料。對(duì)于蒸汽產(chǎn)生后的發(fā)電設(shè)備所需涂料與普通熱電站所用涂料相同。
最近報(bào)道，國(guó)內(nèi)首個(gè)關(guān)于建立太陽(yáng)能聚光電機(jī)組的總代理協(xié)議日前在北京簽署，總投資額超過(guò)50億美元。提供技術(shù)方為美國(guó)Esolar公司。按協(xié)議規(guī)定，未來(lái)10年內(nèi)，將在中國(guó)建立200萬(wàn)kW的太陽(yáng)能聚光機(jī)組，同時(shí)配合生物質(zhì)的互補(bǔ)發(fā)電機(jī)組。這些項(xiàng)目不僅填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)太陽(yáng)能熱電領(lǐng)域的空白，并且為我國(guó)正在運(yùn)行的火力發(fā)電廠、生物質(zhì)發(fā)電廠進(jìn)行嫁接。
這個(gè)項(xiàng)目每年會(huì)減少1500萬(wàn)t的CO2，相當(dāng)于栽植了85.34億m2森林，或減少290萬(wàn)輛汽車尾氣排放。無(wú)疑，這個(gè)項(xiàng)目也是特種涂料要開(kāi)拓的一個(gè)新領(lǐng)域，現(xiàn)在應(yīng)該關(guān)注，提前研發(fā)相應(yīng)的特種涂料。