[00332598]太阳能电热集成一体化技术

1．主要技术内容 太阳能电热集成一体化技术通过对陷光薄膜的沉积过程中电磁频率、共振时间、温度、薄膜厚度、工作气压以及溅射速率进行控制,在适合电磁频率与薄膜固有的薄膜频率共振驱动力作用下,并在进行重金属偏转掺杂注入,改变薄膜的微观结构,实现具有陷光作用的薄膜。最后通过稳定生产的铜铟镓硒太阳电池进行光电转换后,将剩余的能量通过具有高效透过率的石墨烯薄膜形成能透通道,石墨烯通过化学气相沉积方式,控制反应气体的比例、沉积温度、功率以及薄膜剥离工艺,最终得到纳米级石墨烯薄膜,将透过的能量通过细槽热转换薄膜进行能量转换,吸纳并传递出去。 1.1 陷波光模块工艺研究 铜铟镓硒太阳电池的结构有底层到顶层是：Mo背电极、CIGS吸收层、ZnS缓冲层、i-ZnO高阻窗口层、AZO窗口层。太阳光辐射铜铟镓硒太阳电池组件时候,太阳光必须通过两层窗口层和一层缓冲层时候才能到达吸收层,由于薄膜具有一定的阻挡性,因此,太阳光谱的透过只能为70%左右,大幅度降低了太阳电池的转换效率。本项目采用陷光模块技术提高其光谱透过率,通过物理重离子偏转选择轰击刻蚀,改善透光薄膜表面结构,并植入掺杂重离子,改性薄膜,使辐射到组件表面的太阳光谱陷入黑洞,降低对其的反射,使其光伏全范围的透过,实现光通道输送吸收。 1.2 能透模块技术研究 本项目采用能透模块技术目的是为了将不被铜铟镓硒太阳电池组件吸收转换为电能的太阳光能进行收集,并传递出去,便于后续将此能量转换为热能,实现光热的利用。通过背衬底高功函数石墨烯薄膜,实现光掠对CIGS吸收光谱范围内未利用的透过光谱能量进行收集,通过石墨烯薄膜的热导效应对光热能量的收集。 1.3 热捕捉逆交模块技术研究 热捕捉逆交模块主要目的是为了使传递出来的热量进行捕捉收集,并且有效的逆变利用,同时降铜铟镓硒太阳电池组件温度,使太阳电池组件维持在一个低温状态下工作,保证光伏转换效率。本技术通过高电导率导体薄膜进行热量传递和收集,将热量通过伟元阶梯式逆变交换,将收集的热量通过热交换泵传递给所需地,实现循环水的冷热交换。 2．授权专利情况 国家发明专利授权1项,专利号：ZL201410595738.7 国家实用新型专利授权9项：ZL201420529372.9、ZL201320753196.2、ZL201320753197.7、ZL201320752981.6、ZL201320753393.4、ZL201320754037.4、ZL201420637137.3、ZL201420639265.1、ZL201420531102.1。 3．技术经济指标 1)太阳光反射率：≤4.9%; 2)能透率：≥78%。 3)能量转换为热能的效率：91%。 4)热逆交收集率：97%。 5)铜铟镓硒太阳电池组件平均稳定工作温度是：23摄氏度。 6)交换泵入口水温为50摄氏度,出口循环水温为5摄氏度。 7)整体太阳能利用率高达83.6%。 4．应用推广及效益情况 项目成果2015年1月开始在莱芜汇中能源科技有限公司、莱芜劲能新能源有限公司进行推广应用,两家公司2015年、2016年累计经济效益460+174=634万元。 （1）莱芜汇中能源科技有限公司2015年、2016年太阳能电池销售量相比技术未应用前每年增加1500块,每块电池板销售加950元,两年累计增加销售额1500×950×2=285万元;每年用于低碳智能可移动式光伏建筑配套太阳能电热一体化设备销量增加30套,每套售价5万元,两年累计销售额30×5=150万元;平均每年节省人工费用、车辆和工具成本15万元/年,两年累计节省15×2=30万元;两年累计经济效益285+150+30=460万元。 （2）莱芜劲能新能源有限公司2015年、2016年太阳能电池销售量相比技术未应用前每年增加700块,每块电池板销售加950元,两年累计增加销售额700×950×2=133万元;每年用于低碳智能可移动式光伏建筑配套太阳能电热一体化设备销量增加5套,每套售价5万元,两年累计销售额5×5=25万元;平均每年节省人工费用、车辆和工具成本8万元/年,两年累计节省8×2=16万元;两年累计经济效益133+25+16=174万元。 5．成果鉴定水平 项目成果于2017年6月25日通过莱芜市科技评估中心组织的成果鉴定,评价为成果达到了国内领先水平。项目授权发明专利1项、实用新型专利9项,发表论文7篇, SCI收录5篇。