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西班牙芬兰科学家集成钒氧化还原液流电池 增加高能量密度的优势

文章来源:微锂电 点击量:101 时间:2020-12-29

西班牙和芬兰的科学家开发了太阳能钒氧化还原液流电池,并与商用CIGS太阳能电池板配对。他们表示开路电压值足够高,可以实现无偏光电荷。

西班牙的IREC加泰罗尼亚能源研究所和芬兰的阿尔托大学的科学家已将钒氧化还原液流电池(VRFB)与基于铜,铟,镓和硒(CIGS)技术的微型太阳能电池组件组合在一个设备中,试图利用其高能量密度的优势。

研究人员说,VRFB的高电压为光伏设备的集成提出了挑战,因为前者不断增加电池的充电状态,而光伏单元必须正确地匹配储能系统的能源需求。

他们说:“集成系统要解决的主要挑战是考虑到光伏最大功率点和氧化还原液流电池固有的电位偏移,使之匹配。”

他们将来自美国CIGS专家SoloPower的微型面板作为嵌入式光电电极与电池集成在一起,无需额外的电力电子装置。将CIGS箔切成尺寸为5.平方厘米至5.3平方厘米的小块。该研究小组使用它们制作了三芯和四芯光伏模块,它们分别称为“ 3CM”和“ 4CM”。面板具有不同的开路电势和电流密度。

光适应的充电/放电测试在适配的电化学电池中进行。CIGS模块通过耦合在电池的负极(在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)窗口和石墨集电器之间)而集成在一起。

科学家们用peco - l01太阳模拟器给太阳能电池板照明。光伏系统产生的光电流和电池中的开路电位都由VMP3 BioLogic恒电位仪跟踪,该恒压仪可控制电压并测量产生的电流。

学者声称测试表明CIGS电池的开路电压为0.6 V,短路电流为35 mA,效率为10.3%。

他们解释说:“诸如单片互连之类的替代互连策略可能比当前工作中使用的插片方法带来更高的太阳能电池效率。”

根据研究小组的说法,迷你面板的开路电压值足够高,可以在设备中实现无偏光电荷。然而,电池单元电压的电势变化确定了光电流的减小。在4CM面板中,它达到了21%,但在3CM模块中达到了59%。研究人员清楚地表明:“该系统的工作点不是最佳的,因此这可能会限制VRFB的光电荷。”

具有四个串联连接的电池的微型模块在1个阳光照射下实现了完全无偏光充电,从而产生77%的高能量,7.5%的太阳能电池充电效率以及5.0%的整体往返能量转换效率。根据科学家的说法,这些值超过了太阳能VRFBs文献中报道的所有值。

三节电池模块在两种不同的电池配置下进行了测试,由于电池电压较低,因此完全依赖于电池的开路电位并具有较低的功率性能。

科学家得出结论:“我们已经通过首次定制商用薄膜光伏电池展示了这种储能系统的巨大潜力,这可能揭示未来发展道路上太阳能电池基于更简单的配置通过使用已经存在的技术。”