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太阳能可充电电池:优势、应战与机会环亚娱乐ag88登录

作者:ag88环亚娱乐时间:2018-10-30 10:45浏览:

  太阳能可充电电池:优势、应战与机会

  【导言】

  动力问题是当今世界永久的论题,它促成了电子设备、新动力轿车以及智能电网的开展。太阳能作为一种清洁可持续开展动力能够补偿电池的缺少,而电池又能补偿太阳能间歇性的问题。如何将太阳能电池和储能电池有机的结合起来?近来,来自美国南达科他州立大学的Qiquan Qiao(乔启全)教授(通讯作者)等人对规划“太阳能电池-储能电池”集成体系中遇到的问题进行了总结、评论和展望。其间对“太阳能电池-储能电池”集成体系中三个重要的参数:能量密度、功率和稳定性别离进行逐个解读。

  1.集成太阳能电池-储能电池的必要性

  当今的群众消费者严峻依靠动力技术及其开展。当时动力相关的三大关键技术为智能电子产品,电动轿车和智能电网。智能电子产品依靠于容量有限的电池,需求运用有线衔接频频地对电子器材进行充电。太阳能或光伏为电池充电供给了可能的便当,由于在户外阳光下,太阳能的能量密度可达100 mW cm -2。现在另一个蒸蒸日上的商场为电动轿车行业,虽然电动车不出产碳排放量,可是轿车所运用的电力大部分来自矿藏燃料驱动的电网。除非车辆运用的电力来自可再生动力,不然电动轿车的可持续性含义不大。别的,充电站的散布也约束了其实践运用。像光伏发电这样的散布式发电是最合适电动轿车的充电办法。另一个远景运用是电网。可再生动力的运用正在稳步扩展,运用光伏动力的最大问题是夜间或阴天缺少阳光,形成运用过程中的间歇性供电。这种间歇性会导致功率动摇输出,这是电网运用的关键问题。因而,电力公司将光伏电力集成到电网中的功率进行约束。环亚娱乐ag88登录,这样一来并未充分运用光伏发电的潜力。储能电池能够处理这些问题,电池白日能够充电,晚上能够放电,为完成光伏发电接入电网供给了可能性。

  2.传统和先进“太阳能电池-储能电池”体系的比照

  运用太阳能电池给电池充电的传统办法是两个体系独立规划(图1A),其触及的太阳能电池和储能电池作为两个独立单元的经过电线衔接。这样的体系往往比较贵重、粗笨并且不灵敏,还需求比较大空间,别的外部的电线会导致电能丢失。

  有机的将产能和储能合并为一个单元完成一体化规划将会有用的处理太阳能电池和电池的能量密度问题。这种规划具有小型化的特色,进而会削减本钱,增加了光伏体系的实用性。利来娱乐平台,虽然有许多长处,可是其在功率,容量和稳定性等方面还存在很大的应战。现在在该方面的研讨仍处于初级阶段,研讨的重心首要会集在资料和设备的规划上。

  集成光伏电池体系能够经过两种不同的装备来完成:三电极(图1B和1C)和双电极(图1D)。其间三电极规划中,一个电极被用作共用电极作为光伏器材和电池之间的阴极或阳极。在双电极装备中,正极和负极一起履行光变换功用和储能功用。

太阳能可充电电池:优势、应战与机会

  图1 传统的太阳能电池和储能电池独立规划(A),三电极规划(B和C)和两电极规划(D)

  3.二元分离式“太阳能电池—储能电池”的规划

  本部分对前人分离式“太阳能电池—储能电池”规划的作业进行了总结,硅太阳能电池、钙钛矿太阳能电池以及染料敏化太阳能电池都能以不同的方式与锂离子电池相结合,其间图2A和B显现了四个串联的钙钛矿太阳能电池对锂离子电池充电,功率到达7.36%。本文通讯作者乔启全团队运用变压器和最大功率点盯梢完成了运用单节钙钛矿太阳能电池对锂离子电池充电,其功率到达了9.36%,该项研讨成果宣布在Advance Energy Materials上(图2C和D)。

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  图2 分离式光伏电池体系

  (A,B)运用四块钙钛矿太阳能电池为Li4Ti5O12/LiFePO4锂离子电池充电

  (C,D)运用单节钙钛矿太阳能电池在直流-直流变换器的协助下为Li4Ti5O12/LiCoO2锂离子电池充电

  4.一元集成式“太阳能电池—储能电池”的规划

  大多数关于一元集成式“太阳能电池—储能电池”的规划作业会集于将太阳能电池和电容式储能相结合而不是与电池。集成体系可分为三种类型的规划:(1)直接集成,(2)光辅佐集成 和(3)氧化复原液流电池集成。 直接集成包含将太阳能电池和电池堆叠在一起(不包含氧化复原液流电池)。 光辅佐集成运用太阳能为电池充电只供给一部分的能量。 氧化复原液流集成触及运用具有太阳能充电的氧化复原液流电池。 文章别离对这三种方式前人的作业进行了具体的归纳总结,图3、4和5 别离为它们的典型代表。

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