复兴
芦屋市是位于大阪与神户之间,其海湾填海土地的一部分为一个400单元住宅开发,称为智能城市盐味-芦屋(“盐味芦屋”)已成雏形,是松下子公司PanaHome创作的。在7月的一个星期天,已经建成的所有50所房屋均安装了太阳能光电板,以向本地电网输送多余的电力,且PanaHome销售员正在向有儿童的夫妇推销这些房屋,卖点是家庭能源利益和抗振。
盐味芦屋是有双重故事的家庭,包括地热加热和制冷及其他绿色设计特征,以最小化耗电量,同时高效的屋顶太阳能光电板最大化发电量。据PanaHome销售员三和渡边说,多余的电力可以使居民每年赚取约100,000日元(825美元)。渡边吹捧说,还有一个特征是无价之宝,他说,在断电时,如地震或台风,家里还有电可用。她打开了样板房餐厅的一个橱柜,展示了锂电池,它与厨房旁边的能源管理系统一起工作,可以运行家里的空调/热泵、一层照明和冰箱,可持续约2天。
松下的太阳能希望依托三洋研究员在20世纪90年代发明的技术,松下于四年前在公司兼并时收购此技术。此太阳能单元组合了传统的晶体硅和薄膜非晶硅技术,太阳能转化成电力的效率相对较高。此混合技术称为HIT,与固有薄层结合,称为公司太阳能战略的中流砥柱。
新乡冈本,一名材料科学家,在成为松下生态方案商业集团的太阳能研发主管前,一直在三洋电机工作,说太阳能光电板正在国内销售中赚取溢价,因为在相同的屋顶,它们产生的电力比目前市场主导更便宜的多晶板更多。假定在白天,日本每个家庭的平均耗电量为1,400千瓦时每年,他说,与使用普通太阳能系统的家庭相比,使用松下系统的家庭将多出52%的多余电力返回到电网。
日本居民电价昂贵,在2013年为24.33日元(20美分)每千瓦时,约为美国平均电价的两倍。且鉴于电价“肯定会持续上涨”,冈本说,最有效的屋顶太阳能系统将具有很大的优势。7月,我们在位于东京东面的松下志贺工厂见面时,工厂钢开始装运期最新且最强大的太阳能光电板设计。使用效率为22.5%的单元的太阳能光电板的进步包括背面用于提高光吸收率的散射膜。组装线每天24小时运行,以满足国内需求。
另外,管道也有进步。4月,冈本的小组生产了一种效率达到25.6%的太阳能硅单元,打破了保持了15年的25.0%的记录。尽管此记录是在实验室通过原型设备得到的,冈本预计其小组将最终能够生产出效率与晶体硅理论极限29%相差无几的商业单元。
更新改造
在毁掉的福岛第一核电站反应堆的海岸山脉和其污染的土地上,全球最先进的致力于可再生能源研发的机构正在崛起。位于郡山市福岛县商业中心的1亿美元基地在4月开放,将之前日本分散的科学技术机构聚到一起。将此机构设立在此并非偶然,这是对灾难地区人民的情感和经济承诺。
2011年3月的地震、海啸和熔毁后,东京北面这个风景秀丽的县仍是无人区。这次灾难让100,000多居民中多数人无家可归,且再也不能回来了。重新安置辐射污染地区无住宅且无生计的群众并非易事。福岛的太阳能供电辐射监视器表明,空气是安全的,但是在东面100千米处,东京电力公司(TEPCO)仍在努力避免污染地下水和海洋。
郡山研发机构吹嘘为最先进的结晶、切割和硅晶片成型实验室,且其生产线每小时可以生产多达360个镜片。外面在测试各种太阳能光电板及中等型号的风力涡轮机和较大型电网连接蓄电池。其最有雄心的计划由日本最受欢迎的太阳能科学家之一的真琴.长井领导,他从东京科技所到郡山。其目标是提高硅单元的理论效率极限,在2016年达到30%,并在2021年达到40%。这是一个雄心勃勃的计划,但是包括松下在内的三家大型制造商已经签约了。
尽管还有一些其他研究员正在寻找比硅(占目前太阳能产量的90%)更加高效的替代材料,长井致力于自上而下重新设计硅单元。例如,他的一支团队正在开发一种用于生产更高品质硅锭。另一支团队正在重新思考半导体结构成型方式,以将硅晶片转换成单元;长井的计划是蚀刻或构建仅几纳米的垂直结构,这要比硅晶片自身窄100,000倍。如果此仿真结果好,得到的更窄或窄壁将改变硅内的电气行为,从而提高其吸收光和收集光电荷的能力。
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