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2017全球12个国家都在关注的太阳能黑科技，中国、美国、澳大利亚走在最前列

2017-12-05 12:31:12 来源：光伏头条　点击量：评论 (0)

作为全球最大清洁能源市场的中国，2017年中国的光伏太阳能产业发展也是激流勇进！　　其中，光伏创新技术的不断涌现也再次证明了我们的实力。　　太阳能黑科技一直是光头君非常感兴趣的话题，此次将2017年

作为全球最大清洁能源市场的中国，2017年中国的光伏太阳能产业发展也是激流勇进！

　　其中，光伏创新技术的不断涌现也再次证明了我们的实力。

　　太阳能黑科技一直是光头君非常感兴趣的话题，此次将2017年非常具有代表性的33项脑洞大开的太阳能技术进行了整理归纳，让诸位能够更系统、更清晰的了解太阳能前瞻技术！

　　33项技术分别来自12个国家；

　　其中，位居前三位的是：中国、美国、澳大利亚；

　　中国占了8项，美国占了8项，澳大利亚占了5项；

　　从中可以看出，无人机、太阳能电池技术、太阳能电动车等将成为未来技术发展的几大重点方向！

　　中国

　　1、交通行业与新能源产业深度融合的“黑科技”

　　2017年底，济南南绕城高速将成为全球首条承载光伏路面研发与铺设的高速公路。工作人员介绍，目前该路面已实现并网发电，也就是说，这段光伏路面发的电已与充电桩相连。

　　光伏路面——交通行业与新能源产业深度融合的“黑科技”：晒晒太阳就能发电，电动汽车跑在上面就能充电，下雪后还能自行融化路面积雪；看上去像由一块块“玻璃”拼接而成，行走在上面却摩擦力十足。光伏路面上不仅能承载小型电动汽车的行驶，也能承载中型货车的行驶。

　　2、彩虹太阳能无人机可实现超长待机

　　续航能力一直是无人机的一项短板，目前无人机该项短板终于突破，终于可以实现超长待机。我国独立自主设计的彩虹太阳能无人机成功完成2万米共15个小时高空飞行试验，这使我国成为继美、英之后，第三个掌握这种技术的国家。

　　据了解，彩虹太阳能无人机由中国航天科技集团研制，翼展45米，低空飞行速度可达30公里/时，2万米高空则可达120公里/时。通过采用取之不竭的的太阳能作为能源，可以实现超长待机。今后，彩虹太阳能无人机未来将用在搜查情报、侦察、监视和通信中继、应急抢险救灾等任务。

　　3、可弯曲的新电池

　　近日，复旦大学王永刚团队和彭慧胜团队研发出可弯曲的新型电池，其设计重点放在了可穿戴电子设备的机械应力要求和植入设备的安全要求上。

　　研究人员设计了两种柔性电池：一种2D带状电池和1D纤维状电池。前者能将轻薄的电极薄膜黏附在一个钢绞线网中，而后者能在一个碳纳米管骨架周围嵌入电极材料的纳米粒子。除了测试了生物兼容性液体外，研究人员还测试了硫酸钠作为液体电解质用于可穿戴设备电池的适用性。结果显示，在使用硫酸钠溶液作为电解质时，两种新型电池的容量和输出功率等比目前报告的大多数用于可穿戴设备的锂离子电池更好。

　　4、基于太阳能无人机构建空中局域网

　　近日航天科工正在发展基于临近空间太阳能无人机构建空中局域网的“飞云”工程，可实现超过一周时间的应急通信保障。该工程有望于2017年年内开展应用示范。

　　临近空间是指“空”与“天”的结合部，普遍将其定义为海拔20千米至100千米空域。该领域已成为世界大国战略博弈和角逐的新兴战略空间。

　　5、新型太阳能光解水催化材料

　　华东理工大学材料学院杨化桂课题组在太阳能光解水领域取得重要进展，成功制备出一种新型太阳能光解水催化材料。相关研究成果日前发表于《德国应用化学》杂志。

　　光解水技术可以将太阳能转换存储为化学能，被视为解决全球性能源与环境问题的理想方式之一。该项工作的研究人员表示，这种材料不仅首次实现了金属性光催化材料全分解水，而且是目前分解纯水响应波长最长的单一光解水材料。这一研究成果为拓宽光解水材料吸光范围提供了重要思路，或使今后全频谱利用太阳能进行光解水制氢成为可能。

　　6、基体厚度为16微米的超薄晶硅电池

　　6月29日，三峡大学材料与化工学院谭新玉教授课题组，与德国卡尔斯鲁厄理工学院严文生博士合作，成功设计和制备了基体厚度仅为16微米（1微米=0.001毫米）的超薄晶硅电池。

　　晶硅电池最大的问题，是成本太高，其中硅材料占成本40%以上。目前，市场上晶硅电池厚度多在180微米左右，因此研制超薄晶硅电池、降低晶硅电池成本，是科学家们长期攻关的方向。

　　谭新玉教研制的超薄晶硅太阳能电池，只有市场上普通晶硅电池厚度的十分之一，使用材料减少了90%，并解决了超薄晶硅太阳能电池中典型的低吸收和低效率问题。

　　7、光伏除尘技术

　　据了解，在近10年的工程实践发现温度和灰尘是影响光伏发电效率的主要环境不利因素。其中，空气中灰尘颗粒覆盖光伏组件受光面（光伏玻璃），导致太阳能电池片受光通量降低，组件及整个光伏系统发电效率显著降低。针对这一问题，重庆理工大学科研团队提出一种基于光伏组件的无水光伏除尘技术方案，在该方案中，光伏发电站可自动“洗澡”。

　　经过两年多的研究，团队在对比分析国内外已有光伏除尘技术的基础上，提出一种基于光伏组件的无水光伏除尘技术方案。通过“铲、刷、抹”三步机械动作，分别去除光伏组件表面的强粘附性污染物（鸟粪、小昆虫尸体、腐烂的树叶）、大颗粒及细小灰尘颗粒。

　　8、具有200℃高温稳定性的锂电池固态聚电解质膜技术

　　2017年初，北京大学化学与分子工程学院高分子科学与工程系教授范星河/沈志豪副教授及其研究团队成功研发出了一种新型、具有高温稳定性的锂电池固态聚电解质膜，有望打破现有锂离子电池固态电解质研究、产业格局。

　　PEO/锂盐复合体系是一类固态聚电解质。固态聚电解质由于其具有很好的热稳定性和机械强度，成为当今科学家的研究热点。

　　该含刚性聚合物侧链的双亲嵌段共聚聚合物刷的锂盐复合体系，在高温下具有高的离子传导率，有望解决目前市场上使用的锂离子电池的安全隐患等问题，可大大提高电池的安全性，应用于火箭，卫星或者飞行器等需要承受高温场合的高温下使用的锂离子电池。

　　英国

　　1、细菌太阳能电池，白天夜晚24小时供电

　　英国研究人员宣布在生物太阳能电池研究领域获得突破，将蓝藻细菌当作墨水，像普通打印一样将其打印到导电碳纳米管上，制成一种生物太阳能电池板。

　　这种生物太阳能电池板能够在白天和夜间同时发电，消除了传统太阳能电池对于太阳光的依赖。这个装置可以生物降解，从而可以作为一种理想的一次性太阳能电池。

　　2、“太阳能方格"砖块可让建筑物自行发电

　　英媒称，未来住宅可能使用能把阳光转化为可利用能源的砖块建造。英国《每日邮报》网站8月16日报道，这些被称作“太阳能方格”的砖块设计目的是无缝嵌入新建筑物或用作翻新现有建筑物。这种新砖块背后的研究团队希望在2018年将其推向市场。

　　“太阳能方格”由英国埃克塞特大学专攻光伏建筑一体化（BIPV）的研究人员研制。这种砖块与现有玻璃砖相似，可以取代传统砖块，以使阳光进入建筑物内。每一块砖均含有能将阳光聚焦至小型太阳能电池上的智能光学元件，从而提高每一块电池的总发电量。由此产生的电能可为建筑物供电，被储存于电池中或为电动车辆充电。

　　法国

　　1、用环境光给手机充电

　　法国太阳能公司德古拉技术公司的科学家们开发出了一种LAYER技术，即“光的能量反应（Light As Your energy Response）”。从本质上讲，LAYER是一种薄而灵活的太阳能电池，可以用喷墨打印机来制造。这些具有成本效益、可折叠的薄片由一种独特的导电塑料制成，能够从太阳能和人造光中获取能量。

　　LAYER可以打印在电子设备上，或者更大的LAYER可以被固定在一个可以捕捉更多光线的物体上，比如一个背包。然后，这个物体就会被连接到设备上。这些太阳能电池只需要一个小时的打印时间，可以根据形状、颜色、甚至是透明度进行定制。

　　2、LunaR混合手表：晒太阳半小时可用两个月

　　据了解，LunaR 拥有“世界上第一个隐形太阳能电池表盘”，这主要归功于研发团队和太阳能技术公司 Sunpartners 的合作。

　　LunaR 智能手表可以追踪用户的运动和睡眠，并且非常巧妙地展示用户每天的活动目标。与此同时，LunaR 在阳光照射一个小时之后即可完成充电。据研发团队表示，这款手能够在半小时内存储足够手表运行 60 天的电量。最关键的是，如果你因为某种原因无法到户外充电，LunaR 还可以通过太阳能电池板，利用室内环境光进行充电。

　　美国

　　1、可以贴在玻璃窗上的透明光伏技术

　　美国密密西根州立大学在最近一期《自然·能源》杂志上刊文，公布了他们称之为“transparent luminescent solar concentrator ”（“透明阳光集热器”）的最新发明，可以利用建筑物的玻璃窗以及汽车甚至手机的玻璃表面发电。这一技术的关键是“透明”，使用有机物分子材料吸收太阳光的不可见光通过薄片光伏电池来发电，以塑料薄膜的形式贴在玻璃上，不影响玻璃的正常透光功能。

　　密西根大学的研究人员认为，这一技术的应用潜力巨大，如果贴满美国各类建筑的玻璃窗，可望满足美国40%的电力需求。如果加上屋顶光伏并辅以储能设备，太阳能可以满足美国几乎全部电力需求。

　　2、平面石墨烯可自折叠成3D结构

　　美国约翰霍普金斯大学和麻省理工学院的科学家合作，利用全新方法让平面石墨烯自折叠成3D几何形状。发表在最新一期《科学进展》杂志上的这一成果，将为用石墨烯研制可穿戴电子设备、活细胞胶囊和折叠式晶体管等带来更广阔的前景。

　　在这项新研究中，研究人员开发出一种全新的微图形处理技术，石墨烯层在加热过程中能沿着预先设定的线条弯曲，像人工折纸一样折叠成3D结构。这种新方法具有两大优势，其一，能避免之前工艺中出现的石墨烯特性受损，折叠过程可完全保留石墨烯的导电导热等性能；其二，3D形状内的折痕可形成能量带隙，进一步提高石墨烯的导电性能。

　　3、可吸收太阳光全部波长，最有效率的太阳能电池

　　近期乔治华盛顿大学的科学家设计了一种新的太阳能电池原型，他们将电池多层次堆叠成单一设备，经测量发现将阳光物转换成电能的效率高达 44.5%，如果成品设计得宜，将成为世界上效率最高的太阳能电池。

　　华盛顿大学应用科学部的负责人 Matthew Lumb 表示，“到达地球的太阳光中波长大部分落于波长 250 纳米至 2,500 纳米，而一般传统的太阳能电池无法捕捉这整个范围的能量。”

　　4、快速汽车充电锂电池

　　麻省理工学院研究人员发明了一项充电材料表面处理技术，采用新技术的锂离子电池可在几秒内完成充电。

　　一块锂电池完成充电一般需要6分钟或更长的时间。但传统的磷酸铁锂材料在经过表面处理生成纳米级沟槽后，可将电池的充电速度提升36倍（仅为10秒）。采用该项技术的锂电池亦具有高放电速度，因此可用于油电混合汽车的加速，使油电混合汽车的速度可赶上采用汽油发动机的汽车。

　　5、未来新能源：把压电晶体埋在路面下利用车震发电

　　据外媒报道，洛杉矶是全世界的汽车之都。面对来来往往的车辆，有人提出了利用这些车流量发电的想法。他们的思路是，在泊油路下面插入压电晶体，利用这些车流产生的震动来发电。

　　这听起来似乎是天方夜谭，但是加利福尼亚州能源委员会正准备投资200万美元来研究这种技术，这也是该州净化空气行动的一部分。该州的目标是到2030年为该州一半的人提供可再生能源。

　　俄罗斯

　　量子点有助太阳能电池更便宜

　　俄罗斯国立核能研究大学莫斯科工程物理学院（MEPhI）的学者们，研制出一种制造量子点材料的新技术，有助于研发吸收广谱太阳光的便宜太阳能电池。

　　量子点即大小在几纳米的半导体晶体，改变其尺寸，可以轻易控制太阳能电池的性质，如扩大吸收光谱。在室温下取代配位基的技术有助于改变量子点之间的距离，以此控制电荷能源传递的效率，不仅用来制造光电电池或发光二极管，还可以制造更复杂的半导体结构，如用作制造高度敏感的新一代传感器的半导体结构。

　　韩国

　　1、薄如纸片的便携式太阳能电池板

　　由韩国公司Yolk打造的太阳能电池板Solar Paper薄如纸片，堪称消费者市场上效率最高的太阳能电池板。据称，这款太阳能电池板能够在两小时内将iPhone充满电。

　　每个Solar Paper电池板能够产生2.5瓦的电量，因此，承载5瓦电量的iPhone手机就需要两个Solar Paper进行充电。每个Solar Paper电池板的角落处都有插孔，因此用户就可以将太阳能充电器挂在背包上，从而在行走中对这些太阳能充电器进行充电。

　　2、用核桃香料作出钙钛矿太阳能电池

　　据韩联社9月22日报道，韩国浦项工科大学化学工学科的金泰浩教授和集成课程的李俊宇团队使用以核桃香料为原料的食品添加剂，制造出了一种环保且高效的传导物质，可以用于制作钙钛矿太阳能电池。该成果已经被刊载在化学界权威期刊《美国化学学会杂志》的在线版上。

　　据悉，钙钛矿这种材料比硅轻薄，制作费用也更低廉，因此在太阳能电池界备受瞩目。

　　此次研究团队使用核桃香料食品添加剂成功研制出了更加环保的传导材料，可以替代氯苯来制作钙钛矿太阳能电池。

　　瑞士

　　1、能产生太阳能的混凝土屋顶

　　瑞士联邦理工学院的研究人员开发了一种新型超薄的弧形屋顶，能够产生太阳能。

　　据了解，这个弧形屋顶由几层组成，内部的混凝土板作为加热和冷却线圈和绝缘材料的基础，而这些材料又被更具体的混凝土覆盖。用于收集太阳能的薄膜光伏电池随后安装在建筑物的外部。

　　2、提高钙钛矿太阳能电池实用性

　　瑞士科学家近日将钙钛矿太阳能电池的转化效率提高到了20%并使其更耐用，有望使这种太阳能电池更快投入商业应用。

　　然而钙钛矿太阳能电池商业化的一个限制在于，材料在阳光下容易性能衰减。钙钛矿太阳能电池在接收太阳光之后，会产生电子和电子空穴，此时就需要一种高效的媒介把它们传输到电极上。目前的媒介材料造价高且不稳定，所以寻找性能稳定和低廉的媒介材料就成了关键。

　　瑞士洛桑联邦理工学院的这项研究发现，硫氰酸亚铜可作为一种廉价、稳定的媒介材料。钙钛矿太阳能电池如果涂覆上60纳米厚的硫氰酸亚铜涂层，在60摄氏度高温下暴晒长达1000小时的加速老化试验中，性能损耗小于5%。

　　澳大利亚

　　1、最高时速达130公里/小时的太阳能电动车

　　由澳大利亚新南威尔士大学Sunswift太阳能赛车队设计和制造的四座电动轿车Sunswift Violet的车顶和引擎盖上覆盖了284个微晶太阳能电池，旨在将其设计为一款“实用性，速度性和耐用性”的车辆。

　　领队Simba Kuestler表示，Violet看起来像一辆家庭轿车，并具有娱乐和空调系统，包括导航、倒车影像系统，甚至还有车载WiFi。Sunswift Violet团队甚至还将挑战4300公里的距离。

　　据报道，这辆车最高时速能够达到130公里/小时，尽管该团队将需要保持在60公里/小时以下，以驱动太阳能发电。

　　2、“印刷”超薄太阳能板：8美元/平米

　　近年来太阳能光伏成本已经大幅度下降，但是相对于常规能源发电成本来说，太阳能真正具有竞争性尚需时日。如何让太阳能成本继续下降？

　　澳大利亚纽卡斯尔大学的专家及其团队正在试验一种“印刷太阳能板”（printed solar panels），将电子油墨（electronic inks）打印在结实的PET塑料胶片。这种太阳能板只有十分之一毫米的厚度，可以在散光、暗光的条件下发电，因此可以按照需要随处安装，不必考虑相对阳光照射的倾角。

　　目前研究人员已经打印了100平方米的新型太阳能板进行试验，进一步改善其性能和耐久性。预计量化生产后这种光伏板的成本不到8美元/平米，远远低于特斯拉推出的太阳能瓦成本（235美元/平米）。

　　3、将水蒸汽转化为氢燃料的“太阳能涂料”

　　日前，澳大利亚的研究人员取得了一项重大突破，开发出了一种可以将空气中的水蒸汽转化为氢燃料的“太阳能涂料”。

　　这种“太阳能涂料”的关键是一种新开发的类似于硅胶的化合物。这种化合物被称为合成硫化钼，它可用作半导体，引发水分子分解成氢和氧，基于这一特性，研究团队发现将该化合物与二氧化钛颗粒混合后可形成能吸收太阳光、产生氢能的涂料。

　　首席研究员TorbenDaeneke博士表示，二氧化钛是已经广泛用于墙面涂料中的白色颜料，这意味着新材料的简单添加可以将砖面转变为收集能量和生产燃料的场所。

　　4、复合材料无人太阳能水面艇

　　澳大利亚Ocius技术公司发布了其5.6米Bluebottle Stinger无人水面艇（USV）。

　　这种USV可以通过太阳能电池板获得太阳能，通过刚性翼帆收集风能，通过独特的方向舵从波浪能中产生向前的动力。其结果是一艘完全自主的船只，并能保持4节的平均速度，同时承载超过100公斤的有效载荷。

　　5、精准控光技术

　　澳大利亚国立大学5月17日发布一项公告称，受蝴蝶翅膀启发，该校研究人员发明了一种可精准控制光走向的微型结构。这种控光技术可应用于太阳能电池、建筑和隐身技术等领域中。

　　这一研究成果已发表在美国化学协会的《光子学》期刊上。

　　日本

　　太阳能驱动的未来船舶

　　总部设在日本的Eco Marine Power公司正在开发一种可以安装在货船上的太阳能电池板。该公司首席技术官格雷格·阿特金森（Greg Atkinson）说：“当我们第一次开始尝试的时候，将太阳能板放在刚性的帆上是不可能的，但技术总是在改进，成本也在下降。”

　　他说，许多大型货运船只仍然需要引擎和传统燃料，但是风能和太阳能可以减少化石燃料的消耗。在可再生能源方面，他认为80%的能源将来自于风帆的作用，还有20%来自于太阳能电池板。

　　德国

　　1、火星基地未来或采用微电网供电：依赖分散式能源系统

　　据国外媒体报道，SpaceX（美国太空探索技术公司）和特斯拉公司首席执行官埃隆˙马斯克（ElonMusk）希望未来100年能够向火星发送100万人，他们将乘坐太空舰队前往火星，每艘太空飞船可携载100人，或者更多。并且他们将生活在缺少氧气和遍布危险的火星环境。虽然人们无法呼吸火星上的空气，但是一些创造性思维，会让人们在火星表面生存下来。