光電塑膠（power plastic），這是一種既輕便又價格低廉的新型材料，能將室內外光線轉化為電能。
基本介紹
- 中文名：光電塑膠
- 外文名：power plastic
- 類型：新型材料
- 特點：既輕便又價格低廉
- 功能：將室內外光線轉化為電能
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產品介紹
是什麼
在麻薩諸塞州洛厄爾市一家已被改裝的紡織廠里，里克·赫斯（Rick Hess）鋪開一卷連線小型電錶的棕色塑膠薄膜。“3 伏。”他笑說。“這還只是來自房間的光線。想想如果我們是在室外的話，讀數會是多少吧！”
赫斯經營一家名為 Konarka 的太陽能新創企業，他正在展示的是光電塑膠（power plastic），這是一種既輕便又價格低廉的新型材料，能將室內外光線轉化為電能。
你可以把它想成是能像膠捲那樣捲起來的太陽能板。“很快你可能都不需要電池了。”赫斯說道，手裡舉一個能在一小時內為你手機充完電的攜帶型設備樣品。“這東西放哪兒都行。”
開發介紹
美國聯邦政府“陽光美國計畫 (SAI)”的關鍵項目中有兩個是致力於開發有機光伏建築一體化技術。其中一個項目由位於麻薩諸塞州 Lowell的 Konarka公司負責，另一個由位於密西根州Midland的陶氏化學公司負責。SAI的目標是到 2015年能提供每度電低於10美分的太陽能電力。目前電網電價是每度 8美分，而太陽能技術發電的電價是其 3倍。一種採用 Konarka技術的創新性但是價格昂貴的設備是一個裝有柔性太陽板的太陽傘，它可為筆記本電腦、手機或其它消費者產品提供電力。目前該產品已經被套用於陽光充足地區的戶外咖啡店和游泳池旁的小店。
產品技術和擴展
技術概述
柔性太陽能板的電力由發電塑膠 (Power Plastic)產生，這是一種已獲專利的高度保密的材料。Konarka的專利表明該材料主要成分是共軛聚合物，它的性能和金屬導體和半導體類似。聚合物至少包括以下幾種：聚硫脲、聚烷基噻吩、聚雙己基噻吩(PDHTT)、聚噻吩乙烯和聚芴衍生物。
光伏電池是採用連續捲紙製造技術生產的，這種技術把聚合物以樹裝幾何結構套用於基座，隨後進入繞式 (roll-to-roll)加工流程。基座可以是任何能在捲紙工藝中被金屬化的塑膠。一種常用材料是聚酯材料，此外也可以使用聚碳酸酯、聚丙烯和聚苯乙烯。可以通過使用覆層來提高效率，覆層能夠防止某些類型光的反射。還有製造商通過摻假導電材料進一步提高性能。光伏電池也能通過其它印刷系統製造。
“Konarka公司的創新在於它的光敏發電塑膠的材料、製造工藝和形狀因素，”Konarka公司業務開拓副總裁 Dan Williams稱。
“通過使用新型納米結構材料，我們把普通的覆層和列印技術從化學、膠片和柔性電子行業帶入到能源行業。”
該系統目前的效率為 6%--性能已經不錯，但是還不夠高。通常的矽太陽能系統的效率大約為15%。Konarka公司預計它的電力發電的成本每度不超過 10美分，這將使該材料可以被廣泛地套用於光伏建築一體化。Design News之前曾報導過該技術的另一個主要參與者：位於匹茲堡的 Plextronics公司，該公司是 Carnegie Mellon大學成立並從該校獨立出來的，在 1月該公司建立了它的第一條研發生產線。
小型生產商將能夠使用可列印太陽能墨來印製太陽能模組，這些可列印太陽能墨用像 Konarka所用的此類導電聚合物製成。產品的模組設計還能讓公司評估新的加工工藝從而達到性能最大化。
“該產品致力於促進我們的創新性太陽能墨系統的商業化，”Plextronics公司的總裁兼 CEO Andy Hannah稱。“某些情況下，特別在像印刷電子這樣的新興市場，公司必須要首先採取措施展示新技術的市場潛力。”Plextronics公司使用的是Carnegie Mellon大學Richard McCullough博士發明的導電聚合物技術。
太陽能屋頂板材
陶氏化學公司的角色。另外一家主要參與者是陶氏化學公司，該公司從美國能源部“陽光美國之路計畫 (Solar America Initiative Pathways Program)”獲得了 2千萬美元的科研經費。
陶氏化學利用它的密封和屋面技術開發太陽能屋頂板材。去年晚些時候，陶氏化學在它的密西根州 Midland的 Michigan Operations工廠安裝了一台重 1,350噸的前後鉗式注塑機，用於開發能把柔性太陽能板集成到塑膠屋頂板材的技術。 目前矽太陽能電池一般封裝在屋頂笨重的玻璃板中，成本高且安裝起來很費勁，發電電價也比電網電價高很多。
“陶氏化學的創新性技術是基於一種被稱為 CIGS的低成本光伏材料，太陽能電池‘封裝在’屋頂材料從而形成一個‘太陽能屋頂面板’，”陶氏化學光伏建築一體化技術高級技術主管Bob Cleereman稱。
CIGS由銅、銦、鎵和硒製成，被用作薄膜太陽能電池的吸光材料。20多家公司都在研究 CIGS技術，有些公司正努力使其接近可被接受的水平。
陶氏化學在 SAI項目的最初合作夥伴是加利福尼亞州的Miasloe公司，該公司一度是 CIGS研發領域的領導者。但是該公司沒有達到關鍵目標，因此在 SAI項目中被 Global Solar Energy公司代替，Global Solar Energy公司去年在亞利桑那州新建了一家工廠，該公司預計今年該工廠將生產 20MW的太陽能膜。
“我們與 Global Solar Energy公司合作的原因是，在尋求太陽能材料供應商的過程中它是唯一一家能提供符合 SAI要求的柔性 CIGS材料的合格供應商， ”“對陶氏公司的 Cleereman稱。光伏建築一體化設備來說，銅、銦、鎵和硒被證明是最有效、成本最低的太陽能薄膜技術。”
Global Solar Energy公司是唯一一家能生產用於柔性載體的全尺寸 CIGS電池的公司，該公司的太陽能電池效率達到了創紀錄的10%，該數字是 SAI計畫的要求。SAI計畫的目標是在 6年內能發出和電網價格差不多的低成本太陽能電力。
陶氏公司不願討論它的技術細節，不過龐大的注塑設備是個重要線索。陶氏公司可能試圖把太陽能板集成到注塑塑膠結構內，就像把標籤注塑到模腔內的汽車儀錶盤中那樣。如果能把太陽能材料能像捲紙筒給紙那樣輸出到工具中，這是個令人激動的主意，因為它能大量生產低成本的產品。
作為一項前沿技術，Konarka計畫的確讓人很感興趣，但是陶氏公司的計畫在不遠的將來有希望成為主要的遊戲規則顛覆者。
