Information dynamics of industry
——摘選自經濟日報《“農光”項目要牢牢守住用地紅線》
近日,湖南省發布農光互補項目新規,要求單位面積生產產值不低于周邊種植同類作物生產產值的80%;盡量減少農業不可用區域在農光互補區域總面積中的占比,原則上該比例不應大于10%。與此前相關政策多集中于農光互補項目用地問題不同,該項新規提出了更多針對光伏與農業生產適配性的要求。這意味著,農光互補項目將更加注重“光”與“農”的平衡,確保既種好糧食又種好“太陽”。
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權威之聲
近日,湖南省發布農光互補項目新規,要求單位面積生產產值不低于周邊種植同類作物生產產值的80%;盡量減少農業不可用區域在農光互補區域總面積中的占比,原則上該比例不應大于10%。與此前相關政策多集中于農光互補項目用地問題不同,該項新規提出了更多針對光伏與農業生產適配性的要求。這意味著,農光互補項目將更加注重“光”與“農”的平衡,確保既種好糧食又種好“太陽”。
所謂農光互補,是指光伏發電與農業生產相結合,利用農業種植土地上方空間建設光伏電站,實現農業資源復合利用的光伏發電模式。除了傳統的農光互補外,還陸續誕生了板上發電、板下養牛羊的牧光互補,板上發電、板下養魚的漁光互補等多種形式。由于農地上的太陽能光伏電站,鼓起了農民“錢袋子”,老百姓親切地稱其為“種太陽”。
光伏發電與農業生產結合好處不少。對于光伏項目,可緩解電站用地資源不足難題,拓展光伏發電裝機規模,同時增加光伏電站非發電收益,擺脫補貼依賴,促進光伏產業高質量發展。對于農業生產,既可保證用電需求,減少種植養殖成本,實現“電從身邊來、來的是綠電”;農業項目還可獲得一定利潤,推動綜合成本下降和效益提升。總體而言,農光互補實現了一地兩用,可提高土地利用效率和單位面積土地產值,實現新能源和農業雙創收。實現規模化發展后,可加快農業現代化進程,推進農村能源革命,促進美麗中國、鄉村振興建設。
農地里“種太陽”,本是一件多方共贏的好事,卻在一些地方變了味。相較于單一光伏項目,復合光伏項目用地政策更為靈活,在土地資源稀缺的中東部地區尤其受到追捧。隨著農光互補項目數量和規模不斷攀升,亂象時有發生。部分企業在開發建設農光互補項目過程中,存在占用永久基本農田、違規改變土地用途、破壞生態環境等違法用地行為;個別地方政府為招商引資打“擦邊球”,為農光互補項目投資企業違規審批。同時,部分項目在推進過程中,未能對土地進行有效利用;在項目投產發電后,弱化甚至去農業生產化,“重光輕農”“重光輕漁”和“因光廢耕”等事件頻發。
農光互補的初衷和前提是以光促農、農光協同。如果僅僅為了解決光伏用地侵害農業用地,就是本末倒置。違規占用耕地、“只有光,沒有農”等問題一旦失控,損害的是農民切身利益,影響的是鄉村振興大計,威脅的是國家糧食安全,農光互補項目的性質也就發生了根本性變化,與國家政策背道而馳。
農光互補項目開發要牢牢守住用地“紅線”。耕地是糧食生產的命根子,耕地保護是涉及國家安全戰略的大事。光伏發電項目要嚴格執行土地使用標準,一律不得占用永久基本農田、高標準農田,避開重要農產品生產保護區。在項目實施過程中要算好精細賬,鼓勵推廣應用節地技術和模式,用地節約集約化程度須達到國內同行業先進水平。沙漠、戈壁、荒漠等區域,為農光互補提供了更廣闊的空間。新能源企業應重視沙地、鹽堿地治理改造,真正將“死亡之海”變成“能源綠洲”“農業綠洲”。
農光互補項目更不能走過場。農光互補,“農”在前、“光”在后,農業才是農光互補的基石。農光互補不能只重視裝機容量、發電效率,更要統籌考慮相關農業設施布局、種植作物的選擇和特性、農業生產的效果,協調好農業生產與光伏發電之間的關系。與常規農光互補項目相比,光伏農業大棚利用棚頂安裝光伏板,不占用地面;架設不同透光率的光伏板,能滿足不同作物采光需求,可種植各類高附加值作物,還能實現反季種植、精品種植,更利于發展現代農業,提高土地利用價值,可成為未來重點發展方向。
隨著光伏技術不斷進步,成本持續下降,“光伏+多場景”綜合開發模式,將進一步拓展行業發展空間。面對日趨復雜多元的新能源開發形式,主管部門應積極跟進,加強監管指導,及時推出相關規范與標準,為行業高質量發展保駕護航。
互補實現了一地兩用,可提高土地利用效率和單位面積土地產值,實現新能源和農業雙創收。實現規模化發展后,可加快農業現代化進程,推進農村能源革命,促進美麗中國、鄉村振興建設。
農地里“種太陽”,本是一件多方共贏的好事,卻在一些地方變了味。相較于單一光伏項目,復合光伏項目用地政策更為靈活,在土地資源稀缺的中東部地區尤其受到追捧。隨著農光互補項目數量和規模不斷攀升,亂象時有發生。部分企業在開發建設農光互補項目過程中,存在占用永久基本農田、違規改變土地用途、破壞生態環境等違法用地行為;個別地方政府為招商引資打“擦邊球”,為農光互補項目投資企業違規審批。同時,部分項目在推進過程中,未能對土地進行有效利用;在項目投產發電后,弱化甚至去農業生產化,“重光輕農”“重光輕漁”和“因光廢耕”等事件頻發。
農光互補的初衷和前提是以光促農、農光協同。如果僅僅為了解決光伏用地侵害農業用地,就是本末倒置。違規占用耕地、“只有光,沒有農”等問題一旦失控,損害的是農民切身利益,影響的是鄉村振興大計,威脅的是國家糧食安全,農光互補項目的性質也就發生了根本性變化,與國家政策背道而馳。
農光互補項目開發要牢牢守住用地“紅線”。耕地是糧食生產的命根子,耕地保護是涉及國家安全戰略的大事。光伏發電項目要嚴格執行土地使用標準,一律不得占用永久基本農田、高標準農田,避開重要農產品生產保護區。在項目實施過程中要算好精細賬,鼓勵推廣應用節地技術和模式,用地節約集約化程度須達到國內同行業先進水平。沙漠、戈壁、荒漠等區域,為農光互補提供了更廣闊的空間。新能源企業應重視沙地、鹽堿地治理改造,真正將“死亡之海”變成“能源綠洲”“農業綠洲”。
農光互補項目更不能走過場。農光互補,“農”在前、“光”在后,農業才是農光互補的基石。農光互補不能只重視裝機容量、發電效率,更要統籌考慮相關農業設施布局、種植作物的選擇和特性、農業生產的效果,協調好農業生產與光伏發電之間的關系。與常規農光互補項目相比,光伏農業大棚利用棚頂安裝光伏板,不占用地面;架設不同透光率的光伏板,能滿足不同作物采光需求,可種植各類高附加值作物,還能實現反季種植、精品種植,更利于發展現代農業,提高土地利用價值,可成為未來重點發展方向。
隨著光伏技術不斷進步,成本持續下降,“光伏+多場景”綜合開發模式,將進一步拓展行業發展空間。面對日趨復雜多元的新能源開發形式,主管部門應積極跟進,加強監管指導,及時推出相關規范與標準,為行業高質量發展保駕護航。
農光互補項目開發要牢牢守住用地“紅線”。耕地是糧食生產的命根子,耕地保護是涉及國家安全戰略的大事。光伏發電項目要嚴格執行土地使用標準,一律不得占用永久基本農田、高標準農田,避開重要農產品生產保護區。在項目實施過程中要算好精細賬,鼓勵推廣應用節地技術和模式,用地節約集約化程度須達到國內同行業先進水平。沙漠、戈壁、荒漠等區域,為農光互補提供了更廣闊的空間。新能源企業應重視沙地、鹽堿地治理改造,真正將“死亡之海”變成“能源綠洲”“農業綠洲”。
農光互補項目更不能走過場。農光互補,“農”在前、“光”在后,農業才是農光互補的基石。農光互補不能只重視裝機容量、發電效率,更要統籌考慮相關農業設施布局、種植作物的選擇和特性、農業生產的效果,協調好農業生產與光伏發電之間的關系。與常規農光互補項目相比,光伏農業大棚利用棚頂安裝光伏板,不占用地面;架設不同透光率的光伏板,能滿足不同作物采光需求,可種植各類高附加值作物,還能實現反季種植、精品種植,更利于發展現代農業,提高土地利用價值,可成為未來重點發展方向。
隨著光伏技術不斷進步,成本持續下降,“光伏+多場景”綜合開發模式,將進一步拓展行業發展空間。面對日趨復雜多元的新能源開發形式,主管部門應積極跟進,加強監管指導,及時推出相關規范與標準,為行業高質量發展保駕護航。
宏觀政策
7月1日,常熟市政府辦公室關于印發《常熟市新能源產業發展2024年工作要點》的通知,通知指出,以整縣屋頂分布式光伏開發試點建設為重點,持續推進光伏開發利用,因地制宜推進屋頂分布式光伏建設,力爭年新增光伏并網容量達到150MW。
支持仁爍光能鈣鈦礦光伏電池在車棚、屋頂等場景開展示范應用,鼓勵儲能在高耗能產業、新能源充電基礎設施等領域的推廣運用,圍繞分布式新能源、大數據中心、5G基站、充電設施、工業園區等終端場景,支持“光儲充一體”模式在工商側、消費側擴大示范應用,拓展市場空間,以示范引領帶動技術創新,以技術創新帶動產業發展。
行業聚焦
硅料價格
下半年開啟,硅料環節價格以止跌行情為上半年畫上句號。本期觀察市場整體價格保持平穩,尤其是頭部大廠價格具有明顯企穩和求穩態勢,價格范圍在每公斤 38-41 元為主;二三線企業價格范圍維持在每公斤 37-40 元左右,個別二線企業價格也顯現出較為明顯的平穩走勢,但是具有不同的自身特點的企業逐步體現出不同的競爭策略和營銷側重點,甚至能夠獲得些許溢價。
另外,非直接生產用料方面對于當前價格底部表現出較高積極性,詢單和采購意愿均有加強,靜待年底中國多晶硅期貨上市后的反應與影響。
本月新增供應方面,預計繼續環比下跌趨勢,包括頭部企業在內的更多企業逐步加大減產或檢修規模,有利于當前硅料價格筑底的穩定形勢。短期來看,供給端的庫存規模或得以抑制,但是暫時仍難以徹底消除。
硅片價格
近期硅片分規格價格走勢漸趨差異,183N 硅片由于前期企業低價出清、庫存去化快速,同時個別企業傳出硅片質量受用料影響出現問題,市場開始出現緊張訊號,近期也陸續有廠家針對該規格商談漲價,個別企業報價從每片 1.1 元人民幣調整到每片 1.12 元人民幣,然而截至本周三尚未觀察到實際成交。至于大尺寸 210RN 系列則相對富裕,價格仍在松動下探,廠家開始思考轉往側重小尺寸生產的可能性。
本周硅片價格維持,P 型硅片中 M10, G12 尺寸成交落在每片 1.25 與 1.7 元人民幣。N 型硅片價格 M10, G12, G12R 尺寸成交價格落在每片 1.08-1.1、1.6-1.65 與 1.35 元人民幣左右。
展望后勢,預期七月上旬將是一個關鍵時間點,廠家針對 183N 的嘗試性漲價最終落地與否除了看電池廠的接受程度外,硅片龍頭企業的跟漲與否也影響著硅片的價格走勢,至于廠家切換生產 183N 型產品也將影響后續漲價的可能性,下周 183N 主流成交價格能否成功上抬仍未可知。
電池片價格
當前電池片價格在大尺寸 210 N 型系列(210RN/210N)上仍在持續下行,萎靡的終端需求也連帶影響針對大尺寸 210RN/210N 電池片的采購力度。本周,210RN 與 183N 電池片已正式達到單瓦同價。后續電池片同價的競爭能否刺激組件廠針對大尺寸產品的推進意愿仍須視項目方而定。
其他價格方面,P 型 M10 和 G12 尺寸維持在每瓦 0.29-0.3 元人民幣。在 N 型電池片方面,M10 TOPCon 電池片均價也維持在每瓦 0.28-0.3 元人民幣,低價甚至跌破每瓦 0.28 元人民幣。至于 G12R 和 G12 TOPCon 電池片當前價格則下探到每瓦 0.3-0.31 元人民幣不等。而HJT(G12)高效電池片則維持在每瓦 0.45-0.55 元人民幣之間。
展望未來,隨著電池廠商在月末持續出清庫存,庫存水平暫居平穩,210R 與 210N 電池價格快速下跌也導致部分生產廠商針對該產線進行減產甚至停產以緩解虧損。七月份組件環節的排產與終端需求動態仍然是企業間關注的重心。盡管 InfoLink 的排產調研仍在進行,市場中持續存在悲觀氛圍。
組件價格
七月初暫時止穩,主要因整體項目執行較少。本周 TOPCon 組件價格大約落于 0.78-0.90 元人民幣,項目價格開始朝向 0.8-0.85 元人民幣。低價搶單、低效產品價格快速下探,每瓦 0.74-0.78 元人民幣的價格也可看見,且已有廠家非拋貨低效產品的執行價格至 0.78 元人民幣。其余規格,182 PERC 雙玻組件價格區間約每瓦 0.76-0.85 元人民幣,國內項目減少較多,價格開始逐漸低于 0.8 元人民幣以下。HJT 組件近期并無太多項目交付,價格維穩約在每瓦 0.93-1.07 元人民幣之間,均價已靠攏 1-1.05 元人民幣的區間、并朝向 0.96-1 元的價位前進,大項目價格也可見低于 1 元的價格。
然而觀察招開標項目,整體價格仍有下探趨勢。一線廠家價格分化明顯,多數仍希望在三季度僵持價格維持在 0.8 元左右的水平,部分價格仍持續下探至每瓦 0.8 元以下的報價。
而海外市場部分,本周價格大多持穩,TOPCon 價格區域分化明顯,歐洲及澳洲區域價格仍有分別 0.09-0.125 歐元及 0.11-0.13 美元的執行價位,然而巴西、中東市場價格分別約 0.085-0.12 美元及 0.1-0.13 美元的區間,拉美 0.09-0.11 美元。PERC 價格執行約每瓦 0.09-0.10 美元。HJT 部分約每瓦 0.13-0.14 美元的水平。
展望七月,組件排產仍備受承壓,訂單的不確定性影響排產或將出現下修,初步統計國內排產組件來到 40-45 GW 之間的水平。主要原因仍是七至八月歐洲暑期假期來臨,拉貨力道開始減緩,需求支撐性僅剩國內及中東市場等地,須等待新標案執行落地情況而定。
硅片價格
近期硅片分規格價格走勢漸趨差異,183N 硅片由于前期企業低價出清、庫存去化快速,同時個別企業傳出硅片質量受用料影響出現問題,市場開始出現緊張訊號,近期也陸續有廠家針對該規格商談漲價,個別企業報價從每片 1.1 元人民幣調整到每片 1.12 元人民幣,然而截至本周三尚未觀察到實際成交。至于大尺寸 210RN 系列則相對富裕,價格仍在松動下探,廠家開始思考轉往側重小尺寸生產的可能性。
本周硅片價格維持,P 型硅片中 M10, G12 尺寸成交落在每片 1.25 與 1.7 元人民幣。N 型硅片價格 M10, G12, G12R 尺寸成交價格落在每片 1.08-1.1、1.6-1.65 與 1.35 元人民幣左右。
展望后勢,預期七月上旬將是一個關鍵時間點,廠家針對 183N 的嘗試性漲價最終落地與否除了看電池廠的接受程度外,硅片龍頭企業的跟漲與否也影響著硅片的價格走勢,至于廠家切換生產 183N 型產品也將影響后續漲價的可能性,下周 183N 主流成交價格能否成功上抬仍未可知。
電池片價格
當前電池片價格在大尺寸 210 N 型系列(210RN/210N)上仍在持續下行,萎靡的終端需求也連帶影響針對大尺寸 210RN/210N 電池片的采購力度。本周,210RN 與 183N 電池片已正式達到單瓦同價。后續電池片同價的競爭能否刺激組件廠針對大尺寸產品的推進意愿仍須視項目方而定。
其他價格方面,P 型 M10 和 G12 尺寸維持在每瓦 0.29-0.3 元人民幣。在 N 型電池片方面,M10 TOPCon 電池片均價也維持在每瓦 0.28-0.3 元人民幣,低價甚至跌破每瓦 0.28 元人民幣。至于 G12R 和 G12 TOPCon 電池片當前價格則下探到每瓦 0.3-0.31 元人民幣不等。而HJT(G12)高效電池片則維持在每瓦 0.45-0.55 元人民幣之間。
展望未來,隨著電池廠商在月末持續出清庫存,庫存水平暫居平穩,210R 與 210N 電池價格快速下跌也導致部分生產廠商針對該產線進行減產甚至停產以緩解虧損。七月份組件環節的排產與終端需求動態仍然是企業間關注的重心。盡管 InfoLink 的排產調研仍在進行,市場中持續存在悲觀氛圍。
組件價格
七月初暫時止穩,主要因整體項目執行較少。本周 TOPCon 組件價格大約落于 0.78-0.90 元人民幣,項目價格開始朝向 0.8-0.85 元人民幣。低價搶單、低效產品價格快速下探,每瓦 0.74-0.78 元人民幣的價格也可看見,且已有廠家非拋貨低效產品的執行價格至 0.78 元人民幣。其余規格,182 PERC 雙玻組件價格區間約每瓦 0.76-0.85 元人民幣,國內項目減少較多,價格開始逐漸低于 0.8 元人民幣以下。HJT 組件近期并無太多項目交付,價格維穩約在每瓦 0.93-1.07 元人民幣之間,均價已靠攏 1-1.05 元人民幣的區間、并朝向 0.96-1 元的價位前進,大項目價格也可見低于 1 元的價格。
然而觀察招開標項目,整體價格仍有下探趨勢。一線廠家價格分化明顯,多數仍希望在三季度僵持價格維持在 0.8 元左右的水平,部分價格仍持續下探至每瓦 0.8 元以下的報價。
而海外市場部分,本周價格大多持穩,TOPCon 價格區域分化明顯,歐洲及澳洲區域價格仍有分別 0.09-0.125 歐元及 0.11-0.13 美元的執行價位,然而巴西、中東市場價格分別約 0.085-0.12 美元及 0.1-0.13 美元的區間,拉美 0.09-0.11 美元。PERC 價格執行約每瓦 0.09-0.10 美元。HJT 部分約每瓦 0.13-0.14 美元的水平。
展望七月,組件排產仍備受承壓,訂單的不確定性影響排產或將出現下修,初步統計國內排產組件來到 40-45 GW 之間的水平。主要原因仍是七至八月歐洲暑期假期來臨,拉貨力道開始減緩,需求支撐性僅剩國內及中東市場等地,須等待新標案執行落地情況而定。
電池片價格
當前電池片價格在大尺寸 210 N 型系列(210RN/210N)上仍在持續下行,萎靡的終端需求也連帶影響針對大尺寸 210RN/210N 電池片的采購力度。本周,210RN 與 183N 電池片已正式達到單瓦同價。后續電池片同價的競爭能否刺激組件廠針對大尺寸產品的推進意愿仍須視項目方而定。
其他價格方面,P 型 M10 和 G12 尺寸維持在每瓦 0.29-0.3 元人民幣。在 N 型電池片方面,M10 TOPCon 電池片均價也維持在每瓦 0.28-0.3 元人民幣,低價甚至跌破每瓦 0.28 元人民幣。至于 G12R 和 G12 TOPCon 電池片當前價格則下探到每瓦 0.3-0.31 元人民幣不等。而HJT(G12)高效電池片則維持在每瓦 0.45-0.55 元人民幣之間。
展望未來,隨著電池廠商在月末持續出清庫存,庫存水平暫居平穩,210R 與 210N 電池價格快速下跌也導致部分生產廠商針對該產線進行減產甚至停產以緩解虧損。七月份組件環節的排產與終端需求動態仍然是企業間關注的重心。盡管 InfoLink 的排產調研仍在進行,市場中持續存在悲觀氛圍。
組件價格
七月初暫時止穩,主要因整體項目執行較少。本周 TOPCon 組件價格大約落于 0.78-0.90 元人民幣,項目價格開始朝向 0.8-0.85 元人民幣。低價搶單、低效產品價格快速下探,每瓦 0.74-0.78 元人民幣的價格也可看見,且已有廠家非拋貨低效產品的執行價格至 0.78 元人民幣。其余規格,182 PERC 雙玻組件價格區間約每瓦 0.76-0.85 元人民幣,國內項目減少較多,價格開始逐漸低于 0.8 元人民幣以下。HJT 組件近期并無太多項目交付,價格維穩約在每瓦 0.93-1.07 元人民幣之間,均價已靠攏 1-1.05 元人民幣的區間、并朝向 0.96-1 元的價位前進,大項目價格也可見低于 1 元的價格。
然而觀察招開標項目,整體價格仍有下探趨勢。一線廠家價格分化明顯,多數仍希望在三季度僵持價格維持在 0.8 元左右的水平,部分價格仍持續下探至每瓦 0.8 元以下的報價。
而海外市場部分,本周價格大多持穩,TOPCon 價格區域分化明顯,歐洲及澳洲區域價格仍有分別 0.09-0.125 歐元及 0.11-0.13 美元的執行價位,然而巴西、中東市場價格分別約 0.085-0.12 美元及 0.1-0.13 美元的區間,拉美 0.09-0.11 美元。PERC 價格執行約每瓦 0.09-0.10 美元。HJT 部分約每瓦 0.13-0.14 美元的水平。
展望七月,組件排產仍備受承壓,訂單的不確定性影響排產或將出現下修,初步統計國內排產組件來到 40-45 GW 之間的水平。主要原因仍是七至八月歐洲暑期假期來臨,拉貨力道開始減緩,需求支撐性僅剩國內及中東市場等地,須等待新標案執行落地情況而定。
組件價格
七月初暫時止穩,主要因整體項目執行較少。本周 TOPCon 組件價格大約落于 0.78-0.90 元人民幣,項目價格開始朝向 0.8-0.85 元人民幣。低價搶單、低效產品價格快速下探,每瓦 0.74-0.78 元人民幣的價格也可看見,且已有廠家非拋貨低效產品的執行價格至 0.78 元人民幣。其余規格,182 PERC 雙玻組件價格區間約每瓦 0.76-0.85 元人民幣,國內項目減少較多,價格開始逐漸低于 0.8 元人民幣以下。HJT 組件近期并無太多項目交付,價格維穩約在每瓦 0.93-1.07 元人民幣之間,均價已靠攏 1-1.05 元人民幣的區間、并朝向 0.96-1 元的價位前進,大項目價格也可見低于 1 元的價格。
然而觀察招開標項目,整體價格仍有下探趨勢。一線廠家價格分化明顯,多數仍希望在三季度僵持價格維持在 0.8 元左右的水平,部分價格仍持續下探至每瓦 0.8 元以下的報價。
而海外市場部分,本周價格大多持穩,TOPCon 價格區域分化明顯,歐洲及澳洲區域價格仍有分別 0.09-0.125 歐元及 0.11-0.13 美元的執行價位,然而巴西、中東市場價格分別約 0.085-0.12 美元及 0.1-0.13 美元的區間,拉美 0.09-0.11 美元。PERC 價格執行約每瓦 0.09-0.10 美元。HJT 部分約每瓦 0.13-0.14 美元的水平。
展望七月,組件排產仍備受承壓,訂單的不確定性影響排產或將出現下修,初步統計國內排產組件來到 40-45 GW 之間的水平。主要原因仍是七至八月歐洲暑期假期來臨,拉貨力道開始減緩,需求支撐性僅剩國內及中東市場等地,須等待新標案執行落地情況而定。
技術前沿
碳納米管纖維因其質輕高強、高導電性、優異的化學穩定性等多方面的優異性能,被認為是下一代高性能多功能纖維的有力候選者。但碳納米管纖維目前仍存在許多缺點和不足,限制了其實際應用。首先,碳納米管碳納米管本身為黑色,不能滿足審美和時尚的需求,這極大地限制了其在可穿戴設備、智能織物、功能涂層等眾多領域的應用。其次,由于碳納米管的超黑特性、表面高度結晶性以及化學惰性使其很難與其他功能材料結合,目前功能化的碳納米管纖維穩定性通常較差。
作為另一種典型的碳納米材料,碳納米點由幾納米的分散碳納米顆粒組成,由于其獨特的光致發光特性和低毒性、良好的生物相容性、環境友好和易于合成等優勢,在生物成像、光電器件、光催化劑、藥物遞送等領域得到廣泛應用。因此,碳納米點與纖維和薄膜等柔性材料的結合對智能傳感器、可穿戴電子設備和智能顯示器等的發展具有重要意義。
近日,清華大學張如范教授在多功能碳納米管纖維方面取得突破,將硅烷功能化的碳納米點(SiCDs)、二氧化硅光子晶體(SiPCs)和碳納米管纖維(CNTFs)相結合,實現了碳納米管纖維的結構致色和光致發光,制備出了具有紫外線探測功能的彩色碳納米管纖維。相關研究成果以“Structural Coloration and Up/Down-Conversion Photoluminescence of Carbon Nanotube Fibers for Ultraviolet Detection”為題發表于《Advanced Optical Materials》。
現了碳納米管纖維的結構致色和光致發光,制備出了具有紫外線探測功能的彩色碳納米管纖維。相關研究成果以“Structural Coloration and Up/Down-Conversion Photoluminescence of Carbon Nanotube Fibers for Ultraviolet Detection”為題發表于《Advanced Optical Materials》。
? ? ? ?/ 本文亮點 /
? ? ? ?(1)將硅烷功能化的碳納米點(SiCDs)、二氧化硅光子晶體(SiPCs)和碳納米管纖維(CNTFs)相結合,實現了碳納米管纖維的在可見光波段的結構彩色化和在紫外和近紅外波段的光致發光。
? ? ? ?(2)所制備的功能化碳納米管纖維可以作為紫外線探測器或防偽標簽集成到織物中,在智能紡織品、柔性設備、智能顯示器等領域展現出巨大的應用潛力。
? ? ? ?(3)借助SiCDs液滴實現了單根碳納米管和懸空碳納米管網絡(SCNTN)的光學和熒光可視化。
? ? ? ?/ 圖文導讀?/
? ? ? ?SiCDs@SiPCs-CNTFs的制備過程如圖1所示。將未經任何預處理的碳納米管纖維浸涂到二氧化硅光子晶體懸浮液中,二氧化硅可在纖維表面自組裝形成光子晶體層,所制備的纖維在自然條件下展現出鮮艷的結構色。
對制備的SiCDs@SiPCs-CNTFs的形貌進行了詳細的表征(圖2)。碳納米管纖維由取向無序的碳納米管束組成,直徑為200~300μm。由于碳納米管束的纏結和聚集,碳納米管的表面粗糙而不均勻。SiCDs@SiPCs可以在毛細管力的作用下附著在碳納米管纖維表面并組裝成陣列。SiCDs@SiPCs在碳納米管表面形成短程有序涂層,從而產生非彩虹色的結構色。隨著SiCDs含量的增加,二氧化硅光子晶體的邊緣變得粗糙,過量的SiCDs將會影響結構色。能量X射線散射光譜(EDS)結果顯示,C、O和Si均勻地覆蓋在碳納米管纖維的表面,證明了SiCDs和二氧化硅光子晶體的均勻結合。
SiCDs@SiPCs-CNTFs的結構色和發光效果如圖3所示。纖維的結構色取決于二氧化硅光子晶體的粒徑大小,制備了藍色、綠色、黃色和粉色三種典型顏色的結構色纖維,在365 nm紫外光照射下均展現出均一穩定的光致發光效果。
對其光學性質進行了表征(圖4)。熒光光譜結果表明,SiCDs的光致發光具有激發波長依賴性,其發射峰隨著激發波長的增加而表現出紅移。同時SiCDs具有雙光子吸收特性,可以被兩倍于原始激發波長的近紅外飛秒激光激發。SiCDs的結構在二氧化硅光子晶體中沒有被破壞且SiCDs的添加對二氧化硅光子晶體的生長和粒徑分布幾乎沒有影響。
SiCDs@SiPCs-CNTFs在自然光下顯示出結構色,在紫外光下發出熒光,因此可以作為紫外檢測器集成到織物中,且其光致發光特性不受環境光的影響,無論是在明亮還是黑暗環境中,只要有紫外線的激發都會發出熒光。此外,碳納米管纖維的柔性沒有被破壞,SiCDs@SiPCs-CNTFs可以被纏繞或編織,在制備光致發光織物,柔性電子器件等領域有巨大的應用潛力。
除了碳納米管纖維,SiCDs溶液也可以分散成小液滴并沉積在單根碳納米管或碳納米管網絡上,實現了CNT的快速、方便和無損可視化。由于小液滴對可見光的強米氏散射,可以在普通光學顯微鏡下直接觀察到單根碳納米管或碳納米管網絡,而且同樣可以被紫外光激發發出明亮的熒光,展現出良好的熒光發光特性。
/ 總結與展望 /
本工作通過將硅烷功能化的碳納米點(SiCDs)、二氧化硅光子晶體和碳納米管纖維相結合,實現了碳納米管纖維的結構致色和光致發光。通過Stober法合成了尺寸在數百納米到微米范圍內可控的單分散二氧化硅光子晶體。在二氧化硅光子晶體生長的早期階段加入SiCDs,隨著二氧化硅PC的生長,SiCDs和硅烷共聚嵌入到光子晶體小球中。SiCDs的引入不影響二氧化硅光子晶體的生長過程。SiCDs共聚修飾的二氧化硅光子晶體(SiCDs@SiPCs)可以在碳納米管纖維表面自組裝成層,并產生明亮的結構色。同時,SiCDs保持了優異的光致發光發射和寬帶非線性光學特性。所制備的SiCDs@SiPCs修飾的碳納米管纖維(SiCDs@SiPCs-CNTFs)可以作為紫外線探測器或防偽標簽集成到織物中,在智能紡織品、柔性設備、智能顯示器等領域展現出巨大的應用潛力。此外,借助SiCDs液滴實現了單根碳納米管和懸空碳納米管網絡(SCNTN)的光學和熒光可視化。
碳納米管纖維(SiCDs@SiPCs-CNTFs)可以作為紫外線探測器或防偽標簽集成到織物中,在智能紡織品、柔性設備、智能顯示器等領域展現出巨大的應用潛力。此外,借助SiCDs液滴實現了單根碳納米管和懸空碳納米管網絡(SCNTN)的光學和熒光可視化。
專業評論
常規光伏組件結構
眾所周知,常見硅基光伏組件主要由玻璃、太陽能電池、背板、膠膜、邊框等組成。根據組成結構不同,光伏組件又可細分為雙面組件與單面組件,兩者區別在于雙面組件正反面均可發電,與傳統單面組件相比,雙面組件在發電方面顯然更具優勢,同時由于單雙面組件制造成本差距逐漸縮小,雙面發電組件已成為市場的主流選擇。根據CPIA數據,2023年雙面組件市占率為67%,未來仍將繼續增加。
雙面組件——更高的綜合發電效率
不同于常規單面光伏組件,雙面組件背面采用透明材料(玻璃或者透明背板)封裝而成,除正面正常發電外,其背面也能夠接收來自環境的散射光和反射光進行發電,雙面組件背面的光電轉換效率是正面的60%-90%,系統集成后系統發電功率相對于傳統單面組件電站的增益約4%-30%。此外,采用了雙面組件的光伏系統,其BOS成本也會相應降低。
根據物理鋼化程度,可將玻璃分為全鋼化玻璃和半鋼化玻璃。全鋼化玻璃的強度在普通玻璃的基礎上增加了三到五倍,而半鋼化玻璃的強度在普通玻璃的基礎上增加了大約兩倍。此外,兩種材料的厚度也有一定的差異。在加工和生產過程中,玻璃的厚度2mm以下,只能加工成半鋼化玻璃,而全鋼化玻璃的厚度要求更高。
對光伏組件而言,其正面最容易受到外力沖擊,所以正面玻璃材質決定了組件的堅固程度和耐沖擊強度,可以根據正面玻璃材質將組件定義為鋼化組件和半鋼化組件。半鋼化組件兩邊最外側由兩塊半鋼化玻璃(均為2.0mm)與膠膜、電池片等經過層壓組成。而全鋼化發電組件的正面最外側采用全鋼化玻璃(2.5mm/3.2mm/2.8mm),背面最外側則采用有機透明背板。
那么問題來了,全鋼化VS半鋼化光伏組件,應該怎么選?
半鋼化組件,在應用中存在著不容忽視也不可避免的風險——爆裂。爆裂分為外力爆裂和自爆,其中自爆的原因主要為應力不均勻,具體包括:
l層壓應力:很多半鋼化組件玻璃的自爆都是沿著匯流帶破損的,層壓過程中,匯流帶處的層壓應力不均勻,長此以往,就很容易發生自爆;
l機械應力:采用夾具安裝的無邊框半鋼化組件受到較大的風荷載、雪荷載時,夾具處會受到很大的機械應力,由于玻璃的延展性差,不能很好的將所受機械應力進行均勻傳導,受力集中在與夾具接觸處的玻璃邊緣,導致組件發生破裂;
l熱應力:玻璃的導熱性能不如普通背板。光伏組件長期受到強光的照射。在一些地方,晝夜溫差大,從而造成半鋼化組件受到的熱應力格外大,發生自爆;
l雜質:玻璃內部難免會有微小雜質,如果缺陷位于玻璃拉應力層中,容易產生應力集中,一旦應力累積超過玻璃本征強度,則會產生玻璃破裂現象。
在中國和海外,均發現半鋼化組件彎曲變形,造成電池片隱裂和玻璃爆裂的現象。
1)中國西部,以壓塊方式安裝的半鋼化組件,10-20%僅1-3年即出現彎曲現象,1.5%半鋼化組件爆裂。
2)在美國亞利桑那州,安裝10年的半鋼化組件出現發黃變色、脫層、碎裂等情況。情況嚴重的組件正面發暗和變色,背面大面積脫層,部分背板玻璃爆裂。
而全鋼化組件相對半鋼化組件發生爆裂風險更低,更具優勢。根據美國ASTMC1048-1997b標準規定,各種玻璃的表面壓應力范圍為:鋼化玻璃>69MPa(10,000psi),半鋼化玻璃為:24MPa(3500psi)~52MPa(7500psi)。 我國出臺的《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》國家標準也對應力作了明確要求, 半鋼化玻璃為24-60MPa,鋼化玻璃為90MPa以上。全鋼化組件正面采用2.5mm/2.8m/3.2mm全鋼化玻璃,背面采用透明背板,不僅能很好的解決熱應力帶來的問題,且具有超強的抗載荷能力。而半鋼化組件前后均采用2.0mm半鋼化玻璃,抗荷載能力較低,在長期熱應力的影響下,更容易發生自爆。在2023年6月15日,由中國光伏行業協會、中國電子技術標準化研究院、全國太陽光伏能源系統標準化技術委員會(SAC/TC90)主辦,國家太陽能光伏產品質量檢驗檢測中心承辦的光伏系統質量安全提升論壇上,南方電網綜合能源股份有限公司系統技術經理肖文建議,安裝條件復雜、承載能力較薄弱的項目時優選全鋼化透明背板組件,如分布式場景。
降本增效是光伏行業永恒的主旋律,光伏發電已經展現出極強的成本競爭力,并成為主力增長的新能源形式。出于安全、效率和質量的考量,雙面組件趨于使用安全性更好、成本更低、質量更優的封裝方案,筆者認為,全鋼化方案或將成為未來雙面組件的主流選擇。
常規雙面組件(玻璃+背板)結構
全鋼化組件和半鋼化組件區別
根據物理鋼化程度,可將玻璃分為全鋼化玻璃和半鋼化玻璃。全鋼化玻璃的強度在普通玻璃的基礎上增加了三到五倍,而半鋼化玻璃的強度在普通玻璃的基礎上增加了大約兩倍。此外,兩種材料的厚度也有一定的差異。在加工和生產過程中,玻璃的厚度2mm以下,只能加工成半鋼化玻璃,而全鋼化玻璃的厚度要求更高。
對光伏組件而言,其正面最容易受到外力沖擊,所以正面玻璃材質決定了組件的堅固程度和耐沖擊強度,可以根據正面玻璃材質將組件定義為鋼化組件和半鋼化組件。半鋼化組件兩邊最外側由兩塊半鋼化玻璃(均為2.0mm)與膠膜、電池片等經過層壓組成。而全鋼化發電組件的正面最外側采用全鋼化玻璃(2.5mm/3.2mm/2.8mm),背面最外側則采用有機透明背板。
那么問題來了,全鋼化VS半鋼化光伏組件,應該怎么選?
半鋼化組件,在應用中存在著不容忽視也不可避免的風險——爆裂。爆裂分為外力爆裂和自爆,其中自爆的原因主要為應力不均勻,具體包括:
l層壓應力:很多半鋼化組件玻璃的自爆都是沿著匯流帶破損的,層壓過程中,匯流帶處的層壓應力不均勻,長此以往,就很容易發生自爆;
l機械應力:采用夾具安裝的無邊框半鋼化組件受到較大的風荷載、雪荷載時,夾具處會受到很大的機械應力,由于玻璃的延展性差,不能很好的將所受機械應力進行均勻傳導,受力集中在與夾具接觸處的玻璃邊緣,導致組件發生破裂;
l熱應力:玻璃的導熱性能不如普通背板。光伏組件長期受到強光的照射。在一些地方,晝夜溫差大,從而造成半鋼化組件受到的熱應力格外大,發生自爆;
l雜質:玻璃內部難免會有微小雜質,如果缺陷位于玻璃拉應力層中,容易產生應力集中,一旦應力累積超過玻璃本征強度,則會產生玻璃破裂現象。
在中國和海外,均發現半鋼化組件彎曲變形,造成電池片隱裂和玻璃爆裂的現象。
1)中國西部,以壓塊方式安裝的半鋼化組件,10-20%僅1-3年即出現彎曲現象,1.5%半鋼化組件爆裂。
2)在美國亞利桑那州,安裝10年的半鋼化組件出現發黃變色、脫層、碎裂等情況。情況嚴重的組件正面發暗和變色,背面大面積脫層,部分背板玻璃爆裂。
而全鋼化組件相對半鋼化組件發生爆裂風險更低,更具優勢。根據美國ASTMC1048-1997b標準規定,各種玻璃的表面壓應力范圍為:鋼化玻璃>69MPa(10,000psi),半鋼化玻璃為:24MPa(3500psi)~52MPa(7500psi)。 我國出臺的《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》國家標準也對應力作了明確要求, 半鋼化玻璃為24-60MPa,鋼化玻璃為90MPa以上。全鋼化組件正面采用2.5mm/2.8m/3.2mm全鋼化玻璃,背面采用透明背板,不僅能很好的解決熱應力帶來的問題,且具有超強的抗載荷能力。而半鋼化組件前后均采用2.0mm半鋼化玻璃,抗荷載能力較低,在長期熱應力的影響下,更容易發生自爆。在2023年6月15日,由中國光伏行業協會、中國電子技術標準化研究院、全國太陽光伏能源系統標準化技術委員會(SAC/TC90)主辦,國家太陽能光伏產品質量檢驗檢測中心承辦的光伏系統質量安全提升論壇上,南方電網綜合能源股份有限公司系統技術經理肖文建議,安裝條件復雜、承載能力較薄弱的項目時優選全鋼化透明背板組件,如分布式場景。
降本增效是光伏行業永恒的主旋律,光伏發電已經展現出極強的成本競爭力,并成為主力增長的新能源形式。出于安全、效率和質量的考量,雙面組件趨于使用安全性更好、成本更低、質量更優的封裝方案,筆者認為,全鋼化方案或將成為未來雙面組件的主流選擇。
l層壓應力:很多半鋼化組件玻璃的自爆都是沿著匯流帶破損的,層壓過程中,匯流帶處的層壓應力不均勻,長此以往,就很容易發生自爆;
l機械應力:采用夾具安裝的無邊框半鋼化組件受到較大的風荷載、雪荷載時,夾具處會受到很大的機械應力,由于玻璃的延展性差,不能很好的將所受機械應力進行均勻傳導,受力集中在與夾具接觸處的玻璃邊緣,導致組件發生破裂;
l熱應力:玻璃的導熱性能不如普通背板。光伏組件長期受到強光的照射。在一些地方,晝夜溫差大,從而造成半鋼化組件受到的熱應力格外大,發生自爆;
l雜質:玻璃內部難免會有微小雜質,如果缺陷位于玻璃拉應力層中,容易產生應力集中,一旦應力累積超過玻璃本征強度,則會產生玻璃破裂現象。
在中國和海外,均發現半鋼化組件彎曲變形,造成電池片隱裂和玻璃爆裂的現象。
1)中國西部,以壓塊方式安裝的半鋼化組件,10-20%僅1-3年即出現彎曲現象,1.5%半鋼化組件爆裂。
2)在美國亞利桑那州,安裝10年的半鋼化組件出現發黃變色、脫層、碎裂等情況。情況嚴重的組件正面發暗和變色,背面大面積脫層,部分背板玻璃爆裂。
而全鋼化組件相對半鋼化組件發生爆裂風險更低,更具優勢。根據美國ASTMC1048-1997b標準規定,各種玻璃的表面壓應力范圍為:鋼化玻璃>69MPa(10,000psi),半鋼化玻璃為:24MPa(3500psi)~52MPa(7500psi)。 我國出臺的《幕墻用鋼化玻璃與半鋼化玻璃》國家標準也對應力作了明確要求, 半鋼化玻璃為24-60MPa,鋼化玻璃為90MPa以上。全鋼化組件正面采用2.5mm/2.8m/3.2mm全鋼化玻璃,背面采用透明背板,不僅能很好的解決熱應力帶來的問題,且具有超強的抗載荷能力。而半鋼化組件前后均采用2.0mm半鋼化玻璃,抗荷載能力較低,在長期熱應力的影響下,更容易發生自爆。
降本增效是光伏行業永恒的主旋律,光伏發電已經展現出極強的成本競爭力,并成為主力增長的新能源形式。出于安全、效率和質量的考量,雙面組件趨于使用安全性更好、成本更低、質量更優的封裝方案,筆者認為,全鋼化方案或將成為未來雙面組件的主流選擇。
展會時間:2024年10月18-20日
展會地點:南京國際博覽中心
主辦單位:中國生態文明研究與促進會
展品范圍:
博覽會將圍繞生態環境綜合治理技術與裝備全方位覆蓋:水污染防治技術與裝備、大氣污染防治技術與裝備、固體廢物處理處置技術與裝備、土壤與地下水修復技術與裝備、噪聲與振動控制技術與裝備、生態修復與保護技術與裝備、環境監測儀器儀表、綠色低碳技術、裝備與產品、環境服務、生態與環保產業園區建設成就展區及環衛設施等內容;邀請國內外環保企業、科研院所、高等院校等單位開展新技術、新設備、新材料、新工藝展示及學術交流活動,組織相關科研、設計牛產,施工等單位到會參觀、交流與治談,打造成為中國環保產業全產業鏈交流合作、成果展示的重要平臺,向全社會集中展示國內外先進環保科技創新成果、中國生態環境治理最新實踐和產業發展成果的品牌盛會。?
郵箱:hycydt123@163.com
地址:山西省陽泉市礦區桃北西街2號
耿安英? ? ? ?高? ? 杰? ? ? ?楊曉成? ? ? ?周曉輝? ? ??
郭寶晶? ? ? ?韓? ? 娟? ? ? ?張? ? 靜? ? ? ?
蒯平宇? ? ? ?張利武
李淑敏? ? ? ?王? ?磊
朱瑞峰
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