电子学新材料使太阳能模块寿命更长

  太阳能是一种新能源。但是，从太阳获得电能是极其昂贵的，因此仍然无法与传统的发电方式竞争。目前研究人员正探索所有可能的途径，以便更廉价地生产太阳能装置。

    到目前为止，几乎所有的太阳能模块生产厂家都使用必须经过化学交联的乙烯醋酸乙烯橡胶。这个过程非常耗时，目前一个传统的生产厂家每小时只能制造出3－4个模块。而德国拜耳公司研发的一种对太阳能电池采用塑料框架制成的薄膜包装，生产效率预计至少可翻番，成为未来更经济地利用太阳能的一种解决途径。

    将太阳能电池封装在面板之类的太阳能模块中，可以使敏感的太阳能电池得到保护，并且可容纳电线线路，还能够很容易地被组装到较大的设备上。就目前而言，一个输出175瓦的太阳能模块可以为一台电视机或几个电灯泡提供电能，成本大约是700欧元。该数额的20%用于太阳能电池的包装花费。如果投资确实是物有所值的话，人们希望薄的硅晶片能抵御冰雹、污垢和湿气至少25年。

    目前，普遍应用的太阳能模块中大约一半是铝制的框架，这种金属成本高，并且在制造和处理过程中需要较高的能量输出。针对这种情况，德国拜耳材料创新公司研发部门的研究小组正致力于寻找一个花费少且极其耐用的替代品。

    应用于其他用途的塑料为研究指明了方向。实验室负责人说，拜耳在应用Bayflex聚氨酯封装汽车玻璃窗方面有多年成功的经验。当应用于太阳能模块时，这种塑料很快显现出若干优势。值得注意的是制造聚氨酯比生产铝耗能少。而且，研究人员用这种材料可以生产出更复杂的规格形状，从而避免耗时的处理过程。

    仅通过混合两种基本化工原料———多元醇和异氰酸酯就能生产出聚氨酯。混合物被注入模子中，继而反应物生成并凝固。研究人员解释说，这意味着安装在房顶的聚氨酯产品及保温管道接头等可以轻易地在模具框架中整体发泡生产。

    关键问题是这种材料能否满足厂家的高标准。毕竟，他们担保太阳能模块在使用25年后，仍然能够持续最初80%的性能。于是，研究人员将使用Bayflex框架的模块置于调节室接受长达11个月之久的各项测试。结果表明，聚氨酯可以经受7500小时的紫外线辐射及定期的雨中暴露，甚至从依次下调40摄氏度到上调80摄氏度的600次极端温度波动、85摄氏度高温暴露7500小时和85%的湿度对这种塑料的影响都微乎其微。显然，聚氨酯能耐受最恶劣的天气条件。

    支持使用Bayflex的另一个因素是价格：一个面积为1.3平方米的太阳能模块使用的聚氨酯框架造价比同样大小的铝制框架少一半以上。

    为了将来应用塑料使太阳能装置更廉价，由此，拜耳物理学家、化学家和工程师组成的跨学科研究小组已经提出了一个可用于太阳能电池廉价塑料薄膜外壳的构想。它已经取代了封装硅晶片的耗时处理过程，并具有更好的密封性和防水性。这种新工艺的材料是经过实验室试验和实践测试之后的塑料Desmopan或Desmophen，其在多马根的拜耳材料创新公司实验室研制成功。这家实验室制造出能经受佛罗里达飓风、坚固的住宅玻璃窗。研究人员说，热塑性聚氨酯加热后流入太阳能电池之间的间隙中，避免了以前使用费力的焊接过程。