en mars de 2023, CNBM (Chengdu) Matériaux optoélectroniques Co., Ltd. a reçu le prix de l'industrie chinoise pour ses réalisations exceptionnelles dans l'innovation indépendante d'une technologie de production d'énergie. Cette technologie a la capacité de transformer un morceau de verre isolant ordinaire en un matériau conducteur, générer de l'électricité. Cette innovation pionnière ouvre une nouvelle voie pour le développement de l'énergie verte en permettant la production d'électricité à partir de la lumière du soleil. Hoy, laissez ZMS vous emmener dans un voyage pour explorer le monde merveilleux du verre générateur d'énergie.
Table des matières
– Comment le verre génère-t-il de l'électricité?
– Application à grande échelle du verre générateur d’énergie
– Le verre générateur d’énergie peut-il être utilisé dans les maisons?
– Nouveau potentiel dans l’industrie photovoltaïque
– Avantages environnementaux du verre générateur d’énergie
– L'avenir du verre générateur d'énergie
Comment le verre génère-t-il de l'électricité?
La capacité du verre à produire de l'électricité dépend principalement d'une couche de film photovoltaïque de tellurure de cadmium (CdTe) de 4 micromètres d'épaisseur placés au centre. Le CdTe est considéré comme l'un des matériaux ayant le rendement de conversion théorique le plus élevé.. Vous pouvez réaliser plus que 90% absorption de la lumière visible avec 1 µm de CdTe.
Cependant, L'efficacité de conversion photoélectrique des cellules solaires au CdTe en laboratoire était très faible et il n'y a eu aucun progrès significatif pendant une décennie, ce qui a amené l'industrie à croire que le matériau n'avait aucun potentiel.
Cependant, Pan Jingong, le directeur général de CNBM, croyait que cette recherche avait une valeur scientifique significative. Après des années de recherche dévouée, son équipe a surmonté avec succès une série de défis, y compris la purification du tellure à haute efficacité, la préparation d'alliages semi-conducteurs CdTe, production à grande échelle de verre générateur d’énergie, technologie de revêtement dynamique et développement complet d'équipements.
Après que 8 des années de travail acharné, son équipe a développé avec succès du verre générateur d'énergie avec un film photovoltaïque CdTe et a augmenté son efficacité de conversion photoélectrique du 8,72% initiale de 20,24% en laboratoire et 16,18% sur la chaîne de production.
En outre, l'ajout de CdTe améliore considérablement la résistance du verre. Et le CdTe a une structure cristalline très stable, qui peut être encapsulé en toute sécurité dans du verre générateur d'énergie pendant de nombreuses années.
En août 2017, CNBM a produit avec succès le premier verre de production d'énergie au CdTe de grande surface au monde (1,92 mètres carrés). Seulement cette année-là, Le projet dirigé par Pan Jingong a reçu des commandes d'une valeur d'une valeur 170 millions de yuans.
Efficacité de la production d'électricité
On rapporte qu'un morceau de verre générateur d'énergie d'environ 2 les mètres carrés peuvent générer 270 kWh par an, ce qui est suffisant pour répondre à la demande annuelle en électricité d'une famille avec seulement deux ou trois morceaux de verre.
Application à grande échelle du verre générateur d’énergie
Le développement de verres minces aux propriétés photovoltaïques au CdTe a obtenu 34 brevets. Ses produits ont été largement utilisés dans les bâtiments publics tels que le gouvernement, écoles, hôpitaux, ainsi que sur les murs-rideaux des bâtiments commerciaux et des usines.
Actuellement, Des vitres de production d'électricité à grande échelle ont été installées à l'aéroport international de Chengdu Shuangliu et au centre-ville intelligent de Chengdu. La capacité installée dans le seul Chengdu Smart City Center a atteint 240 kW.
Dans la construction des Jeux Olympiques d'hiver de Pékin en 2022, Du verre générateur d'énergie CdTe a également été utilisé dans le pavillon national de patinage de vitesse et dans le projet de construction de bâtiments intégrés. (BIPV) des sites des Jeux Olympiques d'hiver de Zhangjiakou.
Efficacité actuelle de la production d’électricité
L'usine du parc industriel électrique de Chuan Kai, dans le district de Shuangliu, Chengdu, Il est équipé de verre de production d'énergie. L'ensemble du toit de l'usine est conçu en forme de zigzag et de vague, et du verre de production d'électricité est utilisé pour construire les trois toits orientés au sud.
Basé sur les données du système de gestion intelligent de l'énergie, Le verre de production d'énergie commence à produire de l'électricité à 6:40 suis. et continue de produire de l'électricité jusqu'à 7:30 après midi. Même en cas de faible ensoleillement le matin et le soir, peut encore produire une petite quantité d’électricité.
Segun Liu Shixu, Doyen de l'Institut de recherche sur l'énergie intelligente de Chuan Kai Electric Co., Ltd., le parc a installé 6.880 pièces en verre pour la production d'énergie 1,6 mètres de long et 1,2 mètres de large. La surface totale de ces verres est d'environ 15.000 mètres carrés, et la production d'énergie maximale atteint 5.555 kWh.
Quand le parc fonctionne normalement, la consommation d'énergie quotidienne est d'environ 20.000 un 30.000 kWh. Et la production d'énergie quotidienne du verre de production d'énergie représente le 20% de la consommation électrique du parc. D'après les calculs, le verre de production d'énergie dans le parc peut générer 1,4 millions de kWh d'électricité par an, et peut économiser environ 800.000 yuans de factures d'électricité chaque année sur la base du prix actuel de l'électricité.
Coûts et bénéfices
La durée de vie utile du verre destiné à la production d’électricité est estimée à 30 années, et le coût peut être récupéré dans le premier 6 années grâce à la production d'énergie. Dans ce qui suit 24 années, non seulement vous pouvez utiliser l'électricité gratuitement, Mais des bénéfices peuvent également être générés en favorisant le raccordement au réseau de production d’énergie photovoltaïque..
Le verre générateur d’énergie peut-il être utilisé dans les maisons?
Avec le développement rapide de l’énergie photovoltaïque, l'intégration du photovoltaïque dans les bâtiments (BIPV) est devenu un domaine très attendu. Dans la sphère domestique, Tesla a lancé le produit Powerwall, qui recharge les véhicules électriques via un système solaire sur le toit. Ensuite, Le verre générateur d’énergie peut-il être utilisé dans les maisons?
Prix
De la situation actuelle, Les conditions pour l’usage domestique du verre générateur d’énergie sont déjà réunies, mais le coût est un facteur à prendre en compte. Según Pan Jingong, Le générateur électrique en verre de l'entreprise coûte environ 1,000 yuans par mètre carré. Une maison moyenne nécessite généralement environ 5 mètres carrés, ce qui veut dire que ça prendrait environ 8-10 années pour récupérer l'investissement.
Cependant, à mesure que l'industrie des cellules solaires à couches minces CdTe se développe et que la technologie de production continue de s'améliorer, Le potentiel de réduction des coûts des composants en CdTe est bien supérieur à celui des composants en silicium cristallin.
Sécurité
En réalité, en plus du coût, Il existe de nombreux autres facteurs à prendre en compte.. Il existe de nombreuses réglementations et normes pour la construction de bâtiments, mais la construction photovoltaïque est encore un domaine relativement nouveau. Des problèmes tels que la sécurité électrique, la conception du câblage électrique, la maintenance et l'inspection nécessitent une recherche et un développement continus.
Nouveau potentiel dans l’industrie photovoltaïque
Selon les rapports, L'industrie photovoltaïque est principalement divisée en deux domaines technologiques: cellules solaires en silicium cristallin et cellules solaires à couches minces. Le verre solaire à couche mince de tellurure de cadmium est une sorte de cellule solaire à couche mince largement utilisée dans l'industrie..
Comparé à d'autres types de cellules solaires, Le verre solaire à couche mince CdTe a un coût de fabrication inférieur et une efficacité de conversion plus élevée que le silicium cristallin, Arséniure de gallium et autres cellules solaires.
Contrairement à la nécessité de réaliser des chantiers de construction à grande échelle panneaux solaires photovoltaïques, le verre solaire peut être utilisé plus largement dans les villes.
En outre, Les modules solaires à couches minces CdTe ont un bon effet de lumière faible. Ils peuvent produire de l'électricité dans des environnements à faible luminosité comme le matin, après-midi, jours nuageux et pluvieux. Donc, Ce type de verre solaire convient également aux zones avec peu d'heures d'éclairage.
Avantages environnementaux du verre générateur d’énergie
Le verre générateur d'énergie a une faible réflectivité et ne provoque pas de pollution lumineuse. Il peut être utilisé non seulement dans les centrales solaires à grande échelle, mais aussi en remplacement des matériaux de construction traditionnels dans divers bâtiments, fournir de l'énergie propre à partir du soleil.
Según Pan Jingong, Son tellurure de cadmium est extrait des déchets et constitue un matériau durable. Ils sont seulement nécessaires 20 grammes de tellurure de cadmium pour produire un mètre carré de verre générateur d'énergie, ce qui peut générer en moyenne 270 kWh par an pendant au moins 50 années. En outre, pour chaque kilowattheure produit, sont uniquement délivrés 11 grammes de dioxyde de carbone.
Actuellement, La capacité de production annuelle de verre de production d’énergie CdTe à CNBM est d’environ 100 mégawatts. On estime que ces lunettes peuvent générer 113.77 millions de kWh d'électricité par an, économie 39,138 tonnes de charbon standard et réduire les émissions de dioxyde de carbone en 118,967 tonnes par an.
Si le verre générateur d’énergie est largement utilisé, pourrait réduire considérablement notre dépendance à l’égard d’autres ressources non renouvelables, atteindre l’objectif de protection de l’environnement et de réduction des émissions de carbone. Cela pourrait être une étape solide pour l'humanité dans le domaine des énergies renouvelables.
L'avenir du verre générateur d'énergie
L’avenir du verre générateur d’énergie s’annonce prometteur, puisqu'il ne peut pas seulement être utilisé dans l'intégration du photovoltaïque dans les bâtiments (BIPV), mais aussi dans des applications plus innovantes. Grâce à sa capacité de charge élevée, Le verre générateur d'énergie peut être placé directement sur la surface de la route. Une fois intégré à la technologie de recharge mobile pour véhicules électriques, La recharge peut être activée via les routes.
Actuellement, Des lignes de production de verre de production d'énergie au CdTe ont été mises en exploitation commerciale à grande échelle. En tant que force émergente majeure dans la production d’énergie photovoltaïque, Le marché du verre de production d’électricité au CdTe fait face à d’énormes opportunités de développement.
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