日本即將修訂節(jié)能標(biāo)準(zhǔn),著眼于此,相關(guān)企業(yè)對(duì)用于大廈等建筑物的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)非;钴S注2)。大廈屋頂面積較小,難以設(shè)置充足的太陽(yáng)能電池模塊。因此,可設(shè)置于屋頂以外其他場(chǎng)所的太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)在取得進(jìn)展。
注2)生產(chǎn)柔性薄膜硅型太陽(yáng)能電池的富士電機(jī)公司為了應(yīng)用于各種建筑物,開(kāi)始銷(xiāo)售單元。購(gòu)買(mǎi)單元的企業(yè)可根據(jù)具體用途組裝成模塊。
例如,三菱化學(xué)公司目前正在研究使用有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池等,在大廈墻面、百葉窗及卷簾等上設(shè)置發(fā)電系統(tǒng)(圖9)。該公司信息電子本部執(zhí)行董事、OPV事業(yè)推進(jìn)室室長(zhǎng)星島時(shí)太郎表示,如果使用有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池百葉窗,替代大廈節(jié)能建材及雙層中空玻璃等,與“雙層中空玻璃等相比,價(jià)格絕對(duì)不高”。
圖9 實(shí)際上設(shè)置場(chǎng)所很多的大廈
三菱化學(xué)目前正探討在大廈所有場(chǎng)所設(shè)置太陽(yáng)能電池。(圖表:三菱化學(xué))
三菱化學(xué)推算,如果在25層高的大廈東、南及西向窗戶(hù)和墻壁上設(shè)置太陽(yáng)能電池,最大有望實(shí)現(xiàn)660千瓦的輸出。如果配合太陽(yáng)的移動(dòng)自動(dòng)調(diào)節(jié)百葉窗的角度,可進(jìn)一步增加發(fā)電量。
三菱化學(xué)計(jì)劃在2012年度內(nèi),啟動(dòng)生產(chǎn)寬約50厘米的卷狀有機(jī)薄膜太陽(yáng)能電池的試制設(shè)備。將試制出轉(zhuǎn)換效率為5%左右的樣品,與客戶(hù)一同找出課題,不斷進(jìn)行改良,力爭(zhēng)在2015年正式進(jìn)行量產(chǎn)。在正式量產(chǎn)時(shí),轉(zhuǎn)換效率預(yù)計(jì)可達(dá)到7%左右。
垂直面發(fā)電量下降
銷(xiāo)售自動(dòng)門(mén)的寺岡FACILITIES公司開(kāi)發(fā)出了將太陽(yáng)能電池嵌入玻璃中的自動(dòng)門(mén)(圖10)。將太陽(yáng)能電池所發(fā)電力存儲(chǔ)在蓄電池中,用于驅(qū)動(dòng)自動(dòng)門(mén)。目前該公司在其東京分公司設(shè)置了試制品,預(yù)定2013年9月開(kāi)始銷(xiāo)售。
圖10 利用太陽(yáng)能電池開(kāi)關(guān)自動(dòng)門(mén)
寺岡FACILITIES目前正在開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能電池驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)門(mén)。在其東京分公司設(shè)置了試制品(a)。并且還在開(kāi)發(fā)可減輕人影對(duì)發(fā)電量影響的技術(shù)(b)。(攝影:(b)為寺岡FACILITIES)
在東京分公司設(shè)置的試制品自動(dòng)門(mén)是在2扇活動(dòng)玻璃及2扇固定玻璃,共計(jì)4扇玻璃內(nèi)封入了太陽(yáng)能電池單元。使用表面和背面均能發(fā)電的單元。寺岡FACILITIES稱(chēng),僅表面能發(fā)電的單元其背面是電極,看起來(lái)不美觀,因此選擇了可兩面發(fā)電的單元。
寺岡FACILITIES策劃技術(shù)本部技術(shù)管理部的馬場(chǎng)良治回顧道,開(kāi)發(fā)人員最初認(rèn)為面向室外設(shè)置的自動(dòng)門(mén)適合配備太陽(yáng)能電池,不過(guò)實(shí)際進(jìn)行試制時(shí)發(fā)現(xiàn),由于是“垂直設(shè)置,因此發(fā)電量比預(yù)期要少,很吃驚”。
目前正在開(kāi)發(fā)增加太陽(yáng)能電池單元設(shè)置量以提高發(fā)電量,同時(shí)可減輕人影影響的系統(tǒng)。由于從自動(dòng)門(mén)前經(jīng)過(guò)的人影縱向較長(zhǎng),因此決定先縱向連接太陽(yáng)能電池單元,然后再并列連接。這樣一來(lái),未被人影遮擋的相鄰單元便可繼續(xù)生成電力。而且,為了實(shí)現(xiàn)最大發(fā)電量,對(duì)每個(gè)縱向布線采用了最大功率點(diǎn)跟蹤(MPPT)控制。目前還在東京分公司以外的其他場(chǎng)所設(shè)置了新試制品,進(jìn)行著技術(shù)驗(yàn)證。
作為節(jié)能玻璃大力進(jìn)行宣傳
夏普公司為了在大廈及高級(jí)公寓的窗戶(hù)和陽(yáng)臺(tái)上設(shè)置太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng),開(kāi)發(fā)出了透明薄膜硅太陽(yáng)能電池模塊。2012年10月,開(kāi)始作為既能遮擋部分日光直接照射又能發(fā)電的節(jié)能玻璃進(jìn)行銷(xiāo)售(圖11)。
圖11 在窗戶(hù)及陽(yáng)臺(tái)上設(shè)置透明太陽(yáng)能電池
夏普于2012年10月上市了透明薄膜硅太陽(yáng)能電池模塊。如果應(yīng)用于窗戶(hù)、陽(yáng)臺(tái)護(hù)欄及遮陽(yáng)板等處,便可用作即能隔熱又能發(fā)電的節(jié)能玻璃。(圖:夏普)
這種透明薄膜硅太陽(yáng)能電池模塊去掉了普通模塊使用的金屬框架,采用夾層玻璃結(jié)構(gòu),可像普通玻璃建材一樣,鑲嵌在窗框等框架中。除去端子箱,模塊外形尺寸是1402毫米×1001毫米×9.5毫米,最大輸出功率為95瓦。
夏普推算,如果按照1.4米×1米換算,日本國(guó)內(nèi)建材玻璃的年市場(chǎng)規(guī)模為2900萬(wàn)枚。該公司太陽(yáng)能系統(tǒng)事業(yè)本部太陽(yáng)能系統(tǒng)事業(yè)部商品策劃部擴(kuò)大產(chǎn)業(yè)用途業(yè)務(wù)項(xiàng)目小組負(fù)責(zé)人經(jīng)澤昌芳稱(chēng):“首先力爭(zhēng)將其中的10萬(wàn)~20萬(wàn)枚更換為透明太陽(yáng)能電池。”
將太陽(yáng)能電池加工為透明型產(chǎn)品,是采用了在薄膜硅型太陽(yáng)能電池上設(shè)置纖細(xì)溝槽的手法。受光部分具備隔熱及發(fā)電兩個(gè)作用,利用透過(guò)溝槽部分射入的光線采光!罢诒蜗禂(shù)”為0.39,該數(shù)值越小,表示日照熱量越難通過(guò)。另外,厚度為3毫米的玻璃的遮蔽系數(shù)為1.0。
溝槽部分不會(huì)發(fā)電,因此與現(xiàn)有薄膜硅型太陽(yáng)能電池相比,模塊轉(zhuǎn)換效率較低。雖然之前就存在透明薄膜硅太陽(yáng)能電池,但模塊轉(zhuǎn)換效率僅為3%左右,未能得到普及。后來(lái),開(kāi)發(fā)出了重疊設(shè)置吸収不同波長(zhǎng)的發(fā)電層的串聯(lián)結(jié)構(gòu)等,技術(shù)方面有了進(jìn)步,薄膜硅型太陽(yáng)能電池的模塊轉(zhuǎn)換效率提高到了9.8%,所以透明電池模塊的轉(zhuǎn)換效率也能確保達(dá)到6.8%。