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新型光伏涂料技术未来可期

   2024-02-18 中国能源报王林52720
核心提示:越来越多的材料制造商开始涉足光伏涂料领域

随着低碳转型加速,清洁能源发展愈发向好,技术原创性突破和更新迭代也随之进入下半场。在此背景下,小众且边缘化的涂料技术似乎成为新的突破口,光伏涂料、风电涂料、船舶涂料、新能源汽车涂料等都广受关注。近日,国家知识产权局最新公告显示,一项有关“白色无氟光伏涂料制备及应用”的专利提交了申请,该专利涉及有机硅涂料制备技术领域,与光伏基材的粘接性及附着力好,高硬度,耐磨性好。越来越多的材料制造商开始涉足光伏涂料领域,包括通过与现有产能共用产线的方式研发此类技术。

助力电池板提升效率

多年来,涂料技术主要以保护和装饰为发力点,在太阳能行业应用同样如此,其附着在光伏电池板上起到保护作用并增强补光效率。比如,德国材料制造商科思创推出的双面涂覆型光伏背板涂料方案,其透光率可达93%,帮助双面组件减重20%,发电增益1.29%,具有良好的耐老化性能,可保证组件25年以上使用寿命。

据科思创涂料与胶粘剂事业部亚太区高级副总裁高阿南(Anand Khot)介绍:“在光伏组件生产环节,通过提高组件应用效能与使用替代性原材料,可以有效改善和提高光伏组件生产环节整体效率。”

随着应用需求不断变化、产品不断推陈出新,性能优异、低碳环保、降本增效的涂料技术成为太阳能、风能等清洁能源领域的新发展方向。

据了解,科思创在太阳能等新能源领域研发的涂料技术都围绕提高光电转换效率、使用替代性原材料减少碳足迹、提升工艺效率、降低能源消耗为主,目标是通过替代性原材料和更可持续的生产工艺,为太阳能产业链创造更高附加值、更低碳的产品。

有望替代光伏电池板

随着技术更新迭代,光伏涂料技术正在“跳出”附着于光伏电池板的框框,甚至有望替代光伏电池板,仅附着于建筑物屋顶或表面就可以实现发电。

太阳能行动联盟指出,这种由数十亿光敏颗粒混合在一起的“涂料”,与普通涂料一样,可以涂在物体表面将其变成一个隐形的光伏电池板,阳光照射到该物体表面就会发电。

目前,相关研发在全球范围内相继展开。美国纽约州立大学布法罗分校研发出一种用于光伏涂料的光敏材料;加拿大多伦多大学开发了一种喷涂物质,可以制作类似“太阳能壁纸”的东西;澳大利亚皇家墨尔本理工大学则研发出一种由氧化钛与合成硫化钼制成的光伏涂料,可以吸收太阳能和水蒸气,进而使涂料具备发电能力,为建筑提供电力。

这种类似“油漆”或“壁纸”的新型光伏涂料技术,已经成为太阳能行业最具创新的技术研发之一。这种材料相当于混合了电池技术和液体技术,不仅可以涂到屋顶和墙面,还可以涂在风力涡轮机上,无风的时候变成光伏发电,甚至可以涂到新能源汽车车身上,提供辅助充电和供电服务。

美国纽约州立大学布法罗分校指出:“想象一下,如果将这种喷涂物质和玻璃窗结合起来,可以捕捉每一点可能的阳光,足以把一栋房子变成一个发电机,而且不会产生污染和排放。”

“我期待有一天,屋顶上喷一喷涂料,屋里就有电可用了。”多伦多大学该喷涂物质研究团队成员伊兰·克莱默感叹。

太阳能发电方式的变革

业内人士认为,如果新型光伏涂料技术实现商业化和规模化生产,将彻底改变太阳能发电方式。相较于光伏电池板,光伏涂料成本更低、灵活性更大、应用更广泛、操作更容易。传统光伏电池板需要专门的设备和训练有素的专业人员来安装,既耗时又昂贵,但光伏涂料几乎只需要具备涂装技术即可,普通人也很容易上手操作。

同时,相较于光伏电池板,新型光伏涂料技术对生态环境更有益。目前,粗放式、高污染、高能耗的光伏组件回收技术仍占市场主导,现有拆解工艺耗费大量能源的同时,还造成废水、气、液排放等环境污染,对拆解地生态系统造成严重威胁。

此外,与必须安装在平面上的刚性光伏电池板不同,光伏涂料几乎可以应用于任何表面,包括弯曲或不规则形状的表面。这为建筑物、桥梁、道路甚至车辆都提供了一条使用太阳能的新路径。光伏涂料还可以很容易地集成到现有结构中,使其成为改造具有可再生能源能力的旧建筑的理想解决方案。

不过,新型光伏涂料技术目前尚处早期阶段,在成为传统光伏电池板的可行替代品之前,还有诸多挑战亟待克服,其中效率是实现商业化的主要障碍。业内评估称,至少需要达到10%的转换效率,新型光伏涂料技术才可能具备商业价值,目前性能最好的配方效率只有8%。一块典型的光伏电池板效率约20%,相当于大约20%的阳光可以转化为电能。

 
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