太陽能光伏專家Talk | 光伏逆變器及電池儲能系統 太陽能電力提升可靠性的關鍵所在

人類的繁榮取決於三類資源，即水、食物和能源以及以經濟的方式獲得這些資源。在這三類相互關聯的資源中，最後一類即能源也是高效地尋找、開發和分配另外兩類資源的關鍵。然而，在世界的任何一個角落，隨時地獲得能源都是無法實現的。即使在能源網絡完善的發達國家，在提高能源的生產和利用效率以及可持續性績效方面，都還有可改進的地方，甚至改進的空間還非常大。發展替代能源是一條實現全球能源公平和破解世界經濟迷局的途徑，可以為欠發達地區提供可再生能源解決方案，還可以通過開發可再生能源，支持複雜配電基礎設施的運營。

開發自然界的豐富能源 並儲存以供今後使用

我們神奇的地球每天都在通過風力、陽光、水、生物質和地熱等多種形式產生和更新自身的能量。可以說，風能和太陽能是公眾最熟悉的兩類可再生能源。多年來，這兩類能源的發電量穩步增長，儘管過去30年來，風力發電量始終超過太陽能發電量。然而，對辦公室用電設施和住宅應用系統而言，多方面因素都引出其實光伏面板發電比風力發電更實用得多。

最重要的因素是，與風輪機相比，光伏面板的規模不受限制，而且光伏系統幾乎不需要維護。自然界並非任何時候都有陽光照射，但是，如果利用光伏面板將光能轉換為直流電，利用逆變器將直流電高效地轉換為可使用的交流電。然後，利用儲能係統儲存交流電以供需要時使用。那麼，太陽能的開發利用就具有了可行性。太陽能電力系統越趨成熟和完整，也正是所有這些能長期和可靠地運行的系統提高了太陽能發電的效率、效果和經濟性。

光伏功率優化器和光伏逆變器從光伏面板獲得直流電，確保盡可能多地捕獲可供利用的能量。然後，將直流電轉換（或逆變）為交流電。最後，交流電被儲存以供今後使用。光伏功率優化器和逆變器並非總是配對使用，二者都有多種類型可供選擇。儲能係統也有多種形式，包括鉛酸蓄電池、鋰離子蓄電池、飛輪等。

鋰離子蓄電池是太陽能電力的最常用儲能解決方案，包括在電動汽車、手機和個人計算機中使用的電池。鋰離子蓄電池的額定功率密度相對較高，這正是是其成為流行儲能係統的原因。另外，近年來，鋰離子蓄電池的成本已大幅下降，促進了光伏發電系統的推廣應用，也進一步證明為什麼可靠的儲能係統能創造巨大的價值。

提高能源轉換的耐久性 並延長使用壽命

提高太陽能轉換效率和延長太陽能係統使用壽命，是降低太陽能電力成本和普及太陽能電力應用的最關鍵推動因素。逆變器和蓄電池儲能係統一直是優先發展的技術。光伏逆變器是最早採用氮化鎵寬禁帶半導體進行電力轉換的器件之一。寬禁帶半導體是指禁帶寬度在2.3eV及以上的半導體材料，以碳化矽（SiC）、氮化鎵（GaN）為代表，也稱“第三代半導體”。採用SiC、GaN材料製備的半導體器件不僅能在更高的溫度下穩定運行，適用於高電壓、高頻率場景，還能以較少的電能消耗，獲得更高的運行能力。應用寬禁帶半導體技術重新設計逆變器已經顯著提高了逆變器的效率，允許逆變器在高的電壓、電流和溫度條件下使用。鋰離子蓄電池的設計也已取得進步，與以前的產品相比提高了功率密度。電力轉換效率、儲能效率和可靠性等方面的技術進步，對末來成功地開發利用太陽能至關重要。

光伏陣列的預期使用壽命為25-30年。在情況允許下，蓄電池儲能係統的使用壽命幾乎達到15年。因此，必須採用相關的策略防止粉塵和濕氣等環境異物進入光伏系統，提高這些系統的運行可靠性。在光伏系統中的設計創新中，採用具有更高性能的防護材料優化產品功能、保護系統設備以避免受到惡劣環境的影響以及提高產品在預期使用壽命內的可靠性，則可以使這些創新發揮甚至更好的作用。

例如，優良的熱管理解決方案可以顯著提高電能轉換和儲存效率，減少電量流失及提高系統耐用性。寬禁帶半導體器件可以在更高得多的電壓條件下運行，提供非常高的功率密度，因此，必須進行有效散熱。鋰離子蓄電池的充放電速率快，在充放電時也產生大量熱，因此，必須轉移此熱負荷，以避免造成災難性事故。熱界面材料是最可靠的散熱解決方案，可以將熱量從發熱元件完全轉移。

另外，平面密封墊圈和密封材料如密封膠，可以確保安裝在室外的光伏系統包括光伏面板和逆變器等，避免氣候因素甚至不可預測的環境影響，維持其耐用性和可靠性。早前Quanex 進行的研究表明，邊緣密封劑能夠為 c-Si 模塊提供高水平的防潮保護，有助於減少與水分相關的功率退化，並在更長的時間範圍內實現更多的功率輸出。先進的外殼設計和密封材料選用，不單單可以提供高穩固保護，而且這些結構件和系統同時保持方便檢修維護的需求。

Materiomart 太陽能光伏PV逆變器材料解決方案

Materiomart 太陽能光伏PV功率優化器材料解決方案

高穩定性和低成本的帶動下 光伏時代已經到來

已經證明，光伏能源是一種有效的能源，並將繼續發展成為世界能源結構不可或缺的組成部分。但是，一個光伏陣列在使用壽命結束時會發生什麼？顯然，可循環利用性是光伏系統面臨的下一個難題。全球的太陽能發電裝機容量已經超過850吉瓦，現在急需制定一種可行的光伏系統循環利用策略。提高設備的可靠性和加強設備防護後，延長了光伏陣列的使用壽命，因此，也提高了光伏技術的可持續性績效。

事實上，材料領域已經取得進步。例如，Materiomart 匯聚不同黏合材料品牌所提供的產品方案致力於材料創新和方案完善，為太陽能發電系統開發商提供創新材料，以支持這些開發商採用可持續的實踐。比如不含異氰酸酯的墊圈材料以減少高度關注物質的暴露，採用了基於可再生碳的原材料替代基於化石燃料的聚合物體系，以及開發了能促進循環經濟發展的化學品。可循環性、可維修性和可回收利用性是光伏發電系統今後發展必須解決的問題。人類必須解決光伏面板和風輪機面臨的一個現實問題，那就是在產品生命週期結束後對產品的處置。在優化太陽能電力轉換、提高儲能效率和提高系統可靠性方面，我們的材料一直發揮關鍵作用，大大推動了替代能源技術的進步。為了未來世代的福祉，我們也希望參與產品生命週期結束後材料再利用和安全處置解決方案的開發。

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