▲安裝在南極雪地上的高效HIT微電網(wǎng)

保護(hù)南極脆弱的生態(tài)環(huán)境，我國(guó)南極科考站將有望大范圍推廣風(fēng)能、太陽能等清潔能源發(fā)電。最近，記者從中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所獲悉，該所研制的高效雙面硅異質(zhì)結(jié)（SHJ）太陽電池，已成功應(yīng)用于南極泰山站新能源微電網(wǎng)系統(tǒng)，發(fā)電功率超過設(shè)計(jì)最大功率。

隨著南極科考被越來越多的國(guó)家所重視，保護(hù)該地區(qū)脆弱的生態(tài)環(huán)境已成為國(guó)際共識(shí)。各國(guó)科考站在建設(shè)和運(yùn)營(yíng)過程中對(duì)環(huán)境保護(hù)的要求也越來越嚴(yán)格，清潔能源是未來極地能源的發(fā)展方向。

南極泰山站位于南極內(nèi)陸伊麗莎白公主地，海拔2621米，考察站站區(qū)年平均溫度-36.6℃,年最低氣溫-64℃，常年刮著8級(jí)以上大風(fēng)。除了氣溫低，南極地區(qū)的太陽高度角低、日照弱，且有極晝極夜存在，太陽能利用成為一大難題。中科院微系統(tǒng)所新能源技術(shù)中心迎難而上，承擔(dān)了南極泰山站新能源項(xiàng)目40千瓦光伏發(fā)電分系統(tǒng)的研制。

“硅異質(zhì)結(jié)太陽電池是一種將成熟硅基太陽能電池技術(shù)與新材料結(jié)合的新技術(shù)�！痹撝行闹魅蝿⒄�新告訴記者，這種太陽電池的最高轉(zhuǎn)換率超過26%，遠(yuǎn)超傳統(tǒng)硅太陽能電池。該中心已專注該技術(shù)十多年，這次泰山站安裝的太陽電池是該中心為南極度身定制的，在技術(shù)上有多項(xiàng)突破。

針對(duì)南極雪地反光強(qiáng)烈，科研人員將太陽電池設(shè)計(jì)成為雙面發(fā)電，充分利用雪地反光，以及周圍環(huán)境的散射光產(chǎn)生電力，使標(biāo)準(zhǔn)條件10千瓦太陽電池在極晝期間的實(shí)際最大發(fā)電功率達(dá)到了10.5千瓦，發(fā)電量比常規(guī)單晶硅太陽能電池高出約10-30%。

為了適應(yīng)南極的寒冷氣候，科研人員嚴(yán)格按照-70℃的低溫環(huán)境要求進(jìn)行設(shè)計(jì)，同時(shí)還增加了組件抗強(qiáng)風(fēng)的設(shè)計(jì)。而且，為了便于安裝使用，科研人員設(shè)計(jì)出了多種組件形式——具有高強(qiáng)度特性的玻璃剛性組件，具備可彎曲低重量的輕型柔性組件，以及直接作為便攜式充電電源。這些組件甚至可以直接粘貼在集裝箱頂或設(shè)備頂棚上，可減少占用科考站地面，增加建筑美觀，提高科考隊(duì)員用電便利性。

這套光伏組件于2018年11月搭乘中國(guó)“雪龍?zhí)枴笨茖W(xué)考察船，隨中國(guó)第35次南極考察隊(duì)從上海出發(fā)，一路經(jīng)歷海船、直升機(jī)、雪地車、雪橇等交通工具，最終運(yùn)抵南極泰山站。今年2月1日，首批10千瓦SHJ太陽電池在我國(guó)南極泰山站安裝成功，并網(wǎng)發(fā)電。數(shù)據(jù)顯示，泰山站該發(fā)電系統(tǒng)工作穩(wěn)定、運(yùn)行良好,整體發(fā)電效果突出，成功抵御住了低溫、大風(fēng)、高海拔等惡劣環(huán)境。在我國(guó)第35次南極考察隊(duì)離開泰山站之后，該系統(tǒng)仍然持續(xù)為泰山站內(nèi)某科研設(shè)備供電。

“這次成功，為以后在南極大規(guī)模建設(shè)清潔能源系統(tǒng)奠定了基礎(chǔ)，將助力我國(guó)清潔南極科考站建設(shè)。”劉正新說，今年他們還將運(yùn)送30千瓦組件前往南極，讓這種高效的太陽電池為南極科考站帶去更多清潔能源。

▲利用雪地反光，高效HIT組件的實(shí)際發(fā)電功率超過設(shè)計(jì)最大功率

▲雙面太陽電池的多種安裝方式

▲雙面太陽電池發(fā)電示意圖