项目精选093期太阳能精选科技成果推
项目1：太阳能高效聚光热电联合供能系统
项目2：相变蓄热水箱和相变蓄热太阳能通风系统
项目3：用于太阳能光伏提水系统的逆变控制系列产品开发及示范
项目4：太阳能光伏并网发电系统
项目5：新型有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池研发
项目6：钙钛矿太阳能电池
项目7：太阳能导电银浆
项目一：太阳能高效聚光热电联合供能系统
成果简介
太阳能光伏发电及太阳能热水器是目前太阳能利用最为成熟和广泛的两个技术领域，但是由于其产能形式单一，最终严重制约了其进一步的技术发展和市场推广前景。
其中太阳能光伏发电存在光电转化效率低（由于温度效应，晶硅型光伏发电系统综合光电转化效率只能达到12%-13%），光伏组件成本高，导致其成本回收期长。同时光伏电池生产也存在高能耗高污染的问题。
如何提高单位面积光伏电池的发电量，减少电池用量是降低系统成本提高发电收益的重要手段。通过聚光可以有效提高光伏电池片表面的太阳能能流密度，并大大增加光伏电池的光电输出功率，成倍减少电池片用量（用量为传统技术的1/4），间接降低了光伏电池生产的总能耗和总污染，但是提高电池表面太阳能能流密度的同时，电池的温度也急剧升高，严重影响电池的电输出性能和使用寿命，只有通过水冷的方式来降低电池温度，这就形成了该技术手段的另一种产能形式，太阳能热水。即太阳能热电联供。
技术进展
1、核心技术
(1)设计并制造了EMR型复合抛物面聚光器，较传统复合抛物面聚光器聚光光斑均匀度得到了极大的提升，使其能够应用在光伏聚光领域；其镜片高度仅为传统聚光器的一半，大大降低了成本，提高了抗风雪能力。具体性能详见表1：
表1.太阳4倍聚光条件下EMR型聚光器与传统复合抛物面聚光器性能对比
(2)设计并制造了聚光光伏光热综合利用组件，采用低倍聚光晶体硅光伏电池以及方形通道换热器，通过改进后的传统层压工艺将晶体硅光伏电池层压到方形通道换热器上，可降低光伏电池内阻并增加总传热系数，实现输出更多的电能和热能，并保证了聚光光伏光热综合利用组件的使用寿命。
“EMR型复合抛物面聚光器”和“聚光光伏光热综合利用组件”两种核心设备已经实现规模化生产。课题组制定并掌握全部生产工艺流程。
2、系统集成
基于以上两种核心组件的设计制造完成，目前已经建成12m2采光面积双轴跟踪实验系统，6m2采光面积实验系统，m2采光面积单轴跟踪高效聚光热电联合供能示范系统（光电光热总装机容量kW）。如图1（高效聚光热电联合供能实验系统及高效聚光热电联合供能示范系统）所示：
（a）12m2采光面积双轴跟踪高效聚光热电联合供能实验系统
（b）m2采光面积单轴跟踪高效聚光热电联合供能示范系统局部
（c）m2采光面积单轴跟踪高效聚光热电联合供能示范系统整体
以上系统的热电输出性能均通过了权威第三方机构的测试认证，其中m2采光面积单轴跟踪高效聚光热电联合供能示范系统的光电转化效率达到了12.3%（单片电池的输出功率为传统光伏系统电池输出功率的3-4倍），光热转化效率达到了52.7%，光电光热综合效率达到了65%。根据目前的系统运行数据，综合系统建设成本，可以得到系统年光电光热总产能及成本回收期。详见表2：
表2.示范系统产能及系统回收期
3、知识产权
在系统关键设备的研制和系统集成过程中课题组共申请国家发明专利6项，授权2项，申请实用新型专利2项，授权2项。
技术优势
1、太阳跟踪系统
EMR型聚光具有较大的采光半角，所以本系统的单轴跟踪模块采用低精度跟踪策略，不需要跟踪误差实时修正，造价与运行成本非常低。
2、系统回收期
m2采光面积示范系统的成本回收期可以控制在4年内，西安为太阳能资源三类地区，而处于我省北部的榆林地区为太阳能资源二类地区，回收期可缩短到3.4年内，一类地区回收期可缩短至2.9年内。而传统的光伏发电系统的成本回收期为8-10年。
3、系统占地面积
m2采光面积高效聚光热电联合供能示范系统占地面积为m2，年产光伏电力10.万kW·h，光伏热水吨，而利用传统光伏发电技术及传统太阳能热水技术获得与本系统同样多的光伏电力和光伏热水，则需要分别建设占地面积约为m2的光伏电站及占地面积约为m2的太阳能热水器阵列。
产业化前景及技术延伸
本聚光热电联产装置，可根据大、中、小以及分布式的不同建造规模要求，进行自由组合，投资方式灵活，产业化前景好。其主要面向客户为电力和热水使用量较大的酒店，洗浴中心，家庭用户，纺织企业，农业蔬菜大棚，海上岛礁等。
在技术延伸上，本聚光热电联产装置可方便灵活的集成热泵、吸收式制冷以及膜蒸馏等技术。其中耦合膜蒸馏技术可以应用于海水淡化，使其更适用于海上岛礁推广使用，实现在海上岛礁的电能及热水一体化供应；耦合吸收式制冷技术及热泵技术可以使其广泛的用于办公楼宇、居民住宅的电力供应、夏季制冷及冬季供暖。
项目二：相变蓄热水箱和相变蓄热太阳能通风系统
成果简介
相变储能材料技术是近年来蓄能领域和新材料领域新兴的研究热点，该技术对建筑节能、解决能源紧张有着重要的应用价值。相变储能技术在建筑中有着广泛的应用，对于太阳能供热系统，由于太阳能具有间断性与能量密度低的特点，不能连续稳定的提供热量，限制了太阳能的大面积使用，为了蓄存不稳定的太阳能，常以蓄热水箱为蓄热设备，水为蓄热介质来维持系统稳定运行，从而使得蓄热水箱需要放置在一个特定的房间中，占用了宝贵的建筑面积。本成果所涉及的模块化相变箱及其构成的相变蓄能系统，其通过采用设置多个独立腔体的技术能同时实现蓄热和末端供热的目的，同时，在达到同样存储热量的情况下能减少传统蓄热水箱体积，还能增大蓄热水箱运行时长，减少辅助能源设备能耗；水箱中所用相变材料相变潜热大，在相变温度附近蓄放热温度稳定，采用封装成板片形式的技术放置于普通蓄热水箱中，将时间和空间上分布不均不稳定的太阳能转化成稳定的热能储存在相变材料中，可以有效增大太阳能能源利用率。
太阳能通风烟囱（SolarChimney，SC）作为世界上最丰富、最具发展潜力的能源资源—太阳能的被动利用技术之一，因其具有降低建筑通风与空调能耗、改善室内空气品质及能源资源可再生等优点而广泛应用于生态建筑设计中，是生态与节能建筑研究中的一个热点。但是传统太阳能烟囱一直存在着蓄热能力差、工作不稳定的缺点，在没有太阳辐射的时段无法运行。本团队成果创新点在于将相变材料与传统太阳能烟囱相耦合，相变材料是替代传统蓄热介质的最佳选项，与显热蓄能相比，相变蓄热是种潜热蓄能模式，具有蓄能密度高，体积小，温度变化小，相变温度选择范围宽，易于控制等优点。相变材料耦合太阳能烟囱可以有效提高烟囱本身的蓄热能力，将多余的太阳能贮存起来，在没有太阳辐射时使用，从而有效延长了太阳能烟囱的工作时间。
市场及经济效益分析
在自然通风领域，目前节能设计中由于太阳能等可再生能源在时间和强度等方面的间歇性和不稳定性，导致当前面临最大的挑战就是满足建筑的热舒适性，传统太阳能烟囱利用普通围护结构或金属板作为蓄热介质，蓄热方式是显热蓄热，墙体表面温度是随着太阳辐射强度的变化而变化的，墙体温度的变化极容易引起通风量变化或人体热不舒适感。另外，烟囱蓄热墙的蓄热能力差，在多云天气或夜间，太阳能烟囱工作效能很差或不能工作，这极大地限制了太阳能烟囱的实际应用。同时，相比于市场常见的机械通风技术，其能达到良好的通风效果，但是需要复杂的通风设备和动力设备，结构复杂，而以相变太阳能烟囱为代表的自然通风技术低能耗，结构简单，仅需经过合理布置房间的门窗位置即可形成有组织的自然风，尤其在过度季节和气候温和地区具有广阔的应用前景。
项目三：用于太阳能光伏提水系统的逆变控制系列产品开发及示范
主要技术内容
主要技术解决太阳能光伏的利用效率、稳定性和大功率光伏提水系统的拓展。具体如下：研究快速最大功率跟踪（Q-MPPT）技术和新型变频技术和复合泵智能控制技术，改变传统光伏扬水系统存在太阳能利用率低、抽水率低的缺点。研究替代单泵抽水的复合泵技术，使太阳能能量利用率达到最大化；实现太阳能阴天、早、晚功率不足时的最大功率利用，采用了快速最大功率跟踪（Q-MPPT）技术和新型变频技术和复合泵智能控制技术，实现了不同类型功率大小相同的水泵、不同的双泵或多泵串、并联抽水。研究光伏阵列模块化、逆控一体机模块化，使其通过不同模块的组装，即可形成大、中、小型不同规格的太阳能光伏灌溉系统产品，以满足太阳能光伏灌溉系统对复杂地形、可移动式安装等方面的需求。
系统应用远程监控和系统安装工程模块化技术创新。
授权专利情况
获发明专利1项，实用新型专利2项；企业标准1项。
技术经济指标
1、技术指标
（1）完成太阳能光伏水泵智能控制逆变器的研究与开发，提供技术报告和产业化产品组件。光伏水泵的能量利用率达到太阳能光伏阵列转化能量的80%以上；
（2）完成太阳能光伏提水系统专用太阳能电池组的开发，太阳能光伏阵列光电池转化率达到14.5%，与原有产品相比，同等功率下安装系统重量减轻50%以上，实现了标准化、系列化、功能化的光伏提水系统；
（3）完成太阳能光伏提水系统安装工程模块化技术与产品开发，提交光伏灌溉系统应用测试报告；形成5～6个不同规格和工程化产品系列。
2、经济指标
实现了太阳能光伏组件生产线25兆瓦的产能、形成年生产太阳能光伏提水系统系列产品0套产能。截止年11月，承建国内外示范点个，实现国内外科技培训交流人次以上/年，项目执行期内实现专项销售收入.06万元，实现利润.24万元，利税68.39万元。
应用推广及效益情况
项目产品入库国家科技部、财政部科技惠民成果库推广应用（全国入选二家单位之一），其中光伏逆变控制系列产品获国家科技部火炬计划产业化示范项目立项，通过云南省企业产品标准备案。承建了个大、中、小型光伏提灌站，其中四川金沙江干热河谷地区建设、改造个，云南境内88个，东南亚13个；总光伏阵列功率.75kW,年提水量.48万立方，按3.45元/立方水价计算，年直接经济效益.91万元；累计解决310人、头大牲畜饮水及亩田地的保苗灌溉用水问题。充分发挥了科技在减灾抗旱中的支撑作用。完成了投入成本回收，实现利润.24万元。
关键词
太阳能光伏提水系统、光伏灌溉系统、太阳能利用
项目四：太阳能光伏并网发电系统
成果简介
太阳能光伏并网发电系统可用于建筑光伏发电系统或中西部地区中小型集中组网光伏发电站。该大学新能源研究所引进德国某公司先进的太阳能光伏并网发电设备，已成功并网运行两年多，掌握了大量光伏电站运行技术经验。
在消化吸收先进技术的基础上，自主研发了3kW光伏并网逆变器。该产品拥有最大功率点跟踪控制，能量输出控制，系统安全保护，孤岛检测等核心技术。此外，该大学为德国某公司中国办事处开发了大屏幕光伏并网发电系统演示软件，无需专门的显示设备，可以在家用液晶、等离子电视或家用计算机上实时监控、演示系统状态。该软件目前已经成为该公司逆变器产品的配套中文软件，被广泛使用。
应用范围
建筑光伏发电系统或中西部地区中小型集中组网光伏发电站。
其基本技术参数如下：
项目五：新型有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池研发
成果简介
作为最新第三代太阳能电池代表有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池具有能量转换效率高和成本低的优点，自年首次应用在光伏器件中以来，仅光电转化效率已迅速飙升超过22%，具有广阔的商业应用前景。
课题组在年来开展相关钙钛矿电池的工作，从电池的界面匹配、能级匹配和结构匹配规律方面进行研究，合成出电池高效电子传输层，制备出光电转换效率超过19%的器件；对钙钛矿不稳定因素研究，制备出空气中高效稳定的器件和通过溶剂浴以及真空辅助的制备方法制备出大面积高质量的钙钛矿电池薄膜等，研究成果得到行业内高度认可。
本项目研究成果的成本较低，作为新一代太阳能电池，将有可能替代目前市面上硅基板的太阳能电池，市场前景广阔。
图1两种高效的电子传输材料
图2实现高效的光电转换效率
图3制备的大面积均一的钙钛矿薄膜
项目六：钙钛矿太阳能电池
项目简介
钙钛矿材料用于制备太阳能电池，具有吸光强、载流子迁移率高、带隙可调、可用溶液法制备等优势。
钙钛矿太阳能电池是近年来快速发展起来的第三代光伏器件，其光电转化效率（PCE）从年的3.8%迅速提升到年的23.3%，是有史以来所有光伏技术中效率增长最快的一种。这主要得益于有机-无机杂化钙钛矿材料优异的光电性质。钙钛矿/硅叠层电池有望提供比传统光伏电池更为高效、经济的太阳能利用方案。
钙钛矿的化学组成调控、空间组成分布、相组成调控、本体和表面缺陷控制、器件界面控制等，是目前进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率和长期工作稳定性的关键科学问题。
钙钛矿太阳能电池样品
项目七：太阳能导电银浆
所属学科或领域
能源环保、新材料
成果简介
太阳能导电银浆是提高太阳能电池转化效率的关键材料，导电银浆是国际上公认的高技术、高难度、高价值的产品，是太阳能电池的关键材料之一。目前，只有美国、日本、德国的少数几个国家具有太阳能导电银浆技术。值得
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