玻璃也能发电?美能源公司正推动建筑玻璃与光伏面板合二为一

极客网·新能源3月10日 自从光伏发电技术诞生以来,光伏行业的科学家和企业家便致力于研究像普通玻璃那样透明的光伏面板,推动建筑和光伏一体化。从超薄硅到钙钛矿,虽然业界尝试采用多种材料开发透明光伏玻璃,但此前并没有成功的案例。不过近日Ubiquitous Energy公司却宣称,采用有机半导体技术开发的透明光伏玻璃可以实现这一目标。   

有机半导体是一种天然的电绝缘体,在掺杂适当的电极或在阳光下时会产生能量或“带电”。有机发光二极管(OLED)就是人们所知的一种有机半导体,现在已经应用在新型显示设备中。有机半导体在溶解之后可以像墨水一样打印,然后在玻璃基板薄薄地铺上一层,这样的光伏玻璃看起来比晶体硅光伏面板透明得多,使其成为制作“光伏窗户”的合适产品。 

不过,采用这种技术的光伏窗户发电量并不大。据Ubiquitous Energy估计,一扇采用这种涂层的15平方英尺(3×5)的窗户,每天生产的电力只有0.2度。尽管如此,考虑到拥有数千扇窗户的高层建筑可能没有足够的空间安装屋顶光伏面板,这种充分利用窗户的方案或许也是值得考虑的。

一些示范项目已经开始使用这种采用有机半导体制作的光伏窗户。Ubiquitous Energy更是预计这样的光伏窗户将在未来几年进入建筑市场。 

NEXT Energy公司的光伏玻璃已投入试点

2023年初,户外运动品牌Patagonia宣布在其位于加利福尼亚州文图拉的公司总部安装光伏窗户,以进一步兑现该公司对可持续发展的承诺。该公司在总部建筑朝南的22个窗口安装了采用NEXT Energy技术公司的透明光伏涂层的光伏窗户,产生的电力用于为员工的手机和其他设备充电。 

为Patagonia提供的光伏窗户是NEXT Energy的第一个主要示范项目,该公司是从加州大学圣巴巴拉分校的有机半导体研究机构分离出来的。NEXT Energy CTO Corey Hoven说,“在商业建筑上安装光伏窗户可以在需要的时候、需要的地方提供电力,降低电网的负荷。”

“我们希望在不破坏供应链的情况下进入市场。通常情况下,窗户制造商从平板玻璃制造商采购玻璃。我们的合作伙伴是窗户制造商,由于他们制造光伏窗户。这样用户就可以从值得信赖的窗户制造商那里购买光伏窗户,而不必重塑供应链。”他补充道。

据报道,NEXT Energy的技术是在一块玻璃上涂覆透明光伏涂层,然后采用另一块玻璃将该涂层密封起来。由有机半导体组成的涂层,将从红外线和紫外线中收集能量。人们通常不会意识到这种窗户是光伏窗户,因为这一涂层是“几乎”是看不见的。

Hoven表示,“这个市场将有大量的机会。目前我们正在以传统方式安装光伏窗户,但今后还有更多的机会,例如应用在整栋建筑的外墙安装。NEXT Energy将继续寻求合作伙伴,并在2023年安装更多试点项目。”

“美国政府通过的《削减通胀法案》对于光伏行业的发展带来巨大影响。建筑物的外墙现在也可以作为一种光伏系统,这是一个巨大的进步。我们现在已经超越在地面或屋顶安装光伏系统的阶段,未来将制造更美观的光伏系统。”他补充道。

Ubiquitous Energy到2025年将规模量产光伏玻璃 

开篇提到的Ubiquitous Energy是11年前从麻省理工学院拆分出来独立运营的,该公司研究人员正在探索如何使光伏发电设施更轻、更灵活。通过光谱工程和有机光伏技术,Ubiquitous Energy开发了一种完全透明的无色涂层,并已在科罗拉多州博尔德市的住宅安装试点这种光伏窗户。

 

据悉,Ubiquitous Energy的光伏窗户已经安装到密歇根州立大学、科罗拉多州博尔德市的一座商业大楼、位于俄亥俄州的NSG Pilkington等建筑上。Ubiquitous Energy战略副总裁Hardev表示,公司开发这一技术已经得到了验证,下一阶段将是向世界各地的制造商授权,加速在全球范围的推广。”

Hardev指出,虽然近年来市场上出现了许多半透明光伏产品,但Ubiquitous Energy的产品是完全透明的光伏玻璃。当人们从光伏窗户向外看,看不到任何颜色或掺杂物,就像使用普通窗户一样,完全看不出有什么两样。

 “我们的产品的电源转换效率高达10%,这与传统光伏系统的效率不相上下。我们的技术与薄膜光伏发电技术的表现非常相似,在偏角或漫射光的条件下表现也非常好。”Hardev介绍,“公司正在继续筹集资金启动一条专用生产线,希望在今年年底前破土动工,并在2025年下半年为住宅和商业建筑提供产品。”

综上可见,光伏窗户并不会产生像传统光伏系统那样多的电力,但随着在越来越多的商业建筑安装光伏窗户,仍不失为一种替代屋顶或地面光伏系统的选择。尤其是在寸土寸金的城市商业区,这样的融合或将成为企业践行绿色发展的上佳选择!

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