電力科技信息

意法半導(dǎo)體公司與意大利Enel公司合作開發(fā)智能家電節(jié)能系統(tǒng)

意法半導(dǎo)體有限公司（STMicroelectronics,ST）與意大利國(guó)家電力公司（Enel）宣布將攜手合作，共同建設(shè)名為Energy@Home項(xiàng)目。該項(xiàng)目將研發(fā)一套新系統(tǒng)，通過(guò)該系統(tǒng)可通過(guò)智能家電自主管理實(shí)現(xiàn)家庭用電模式轉(zhuǎn)變，避免用電高峰期用電負(fù)荷過(guò)重情況的發(fā)生，旨在提高居民的用電效率。

系統(tǒng)將ST的創(chuàng)新型USB密鑰與Enel公司名為SmartInfo的智能信息裝置予以整合，以STM32W系列32位ARM Cortex-M3微控制器為內(nèi)核，并配有256Kbyte閃存，有助于實(shí)現(xiàn)智能信息裝置與智能電表通信。采用標(biāo)準(zhǔn)開放的通信協(xié)議傳輸收集用戶住宅網(wǎng)絡(luò)內(nèi)電表的詳細(xì)耗電信息，用戶可通過(guò)包括計(jì)算機(jī)、手機(jī)、家電等配有顯示屏的各種設(shè)備直接了解家庭用電情況，從而提高信息獲取的便利性，以便對(duì)家電使用進(jìn)行合理安排。此外用戶還可下載與節(jié)能相關(guān)的客戶定制式程序，加快實(shí)現(xiàn)家電使用智能模式，提高用電系統(tǒng)整體效率。

系統(tǒng)配有一個(gè)協(xié)同管理模式（Coordinated Management Mode），在該模式下可綜合考慮電價(jià)、所選家電、用戶需求及限制條件等一系列因素，通過(guò)家庭網(wǎng)關(guān)（Home Gateway）制定智能洗碗機(jī)、洗衣機(jī)、冰箱等電器的運(yùn)行計(jì)劃，實(shí)現(xiàn)家用電器供電和電價(jià)信息自主管理，在非高峰期啟動(dòng)家電運(yùn)行以節(jié)省電費(fèi)，避免因用電負(fù)荷過(guò)重導(dǎo)致斷電現(xiàn)象發(fā)生，在不干擾設(shè)備正常運(yùn)行的情況下實(shí)現(xiàn)家電用電自動(dòng)平衡和模式優(yōu)化。

ST公司副總裁Matteo Lo Presti表示，如何最大限度減少全球用電量是全世界共同面臨的挑戰(zhàn)之一。將智能電表、智能家電與用電量、電費(fèi)相關(guān)實(shí)時(shí)信息相結(jié)合，可促使用戶對(duì)其現(xiàn)有用電模式加以改進(jìn)，以實(shí)現(xiàn)降低用電成本并提高供電效率的目的。

摘譯自互聯(lián)網(wǎng)

美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室研制低成本高質(zhì)量納米線太陽(yáng)能電池

美國(guó)勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）宣布研制出一種低成本高質(zhì)量且生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單的納米線（nanowire）太陽(yáng)能電池。該電池采用半導(dǎo)體硫化鎘作為內(nèi)核，以硫化銅作為外殼。其在開路電壓以及填充系數(shù)（fill factor）方面均優(yōu)于傳統(tǒng)平板太陽(yáng)能電池，而這兩者決定了太陽(yáng)能電池所能產(chǎn)生的最大電能。該電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)5.4%，與平板太陽(yáng)能電池相當(dāng)。

研究人員表示，目前傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池采用高純度單晶硅晶圓制造，厚度要求達(dá)到約100 μm以滿足光吸收量的要求。另外，晶硅在純度上的高標(biāo)準(zhǔn)使得制造硅基平板太陽(yáng)能電池成為高耗能、高成本的復(fù)雜過(guò)程。由于過(guò)去采用高溫?fù)诫s工藝進(jìn)行處理時(shí)表面復(fù)合和p-n結(jié)（p-n junction）質(zhì)量控制難度較大，因此其填充系數(shù)和開路電壓低于平板太陽(yáng)能電池。而該項(xiàng)研究首次利用以溶液為基礎(chǔ)的陽(yáng)離子交換化學(xué)工藝，制造以硫化鎘為內(nèi)核、硫化銅為外殼的高質(zhì)量單晶納米線。專家認(rèn)為半導(dǎo)體納米線最有潛力取代硅晶圓，這是一種一維條狀材料，其寬度僅為頭發(fā)的千分之一，而長(zhǎng)度可達(dá)到毫米級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。該電池具有眾多優(yōu)點(diǎn)，例如其電荷分離和聚集功能更強(qiáng)、無(wú)需使用深加工硅材料進(jìn)行制造等。

電池核心部分由二層獨(dú)立材料組成，含有豐富電子的一層為負(fù)極，而含有電子空穴的另一層為正極。在吸收太陽(yáng)光子后，利用光子能量產(chǎn)生電子空穴對(duì)（electron-hole pair），該空穴對(duì)將在pn結(jié)處分離并收集電能。研究人員在1年前曾采用一種低成本方法將球形p-n結(jié)替代傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池的平面p-n結(jié)，球形p-n結(jié)的n型硅層在p型硅納米線的內(nèi)核周圍形成外殼。該結(jié)構(gòu)有效地將單個(gè)納米線轉(zhuǎn)變成一個(gè)光伏電池，大幅提高硅基光伏薄膜的光吸收率。現(xiàn)在利用同樣方法采用硫化鎘和硫化銅制造太陽(yáng)能電池，但工藝上則使用濕化學(xué)法，利用以溶液為基礎(chǔ)的陽(yáng)離子交換反應(yīng)進(jìn)行制造。

過(guò)去所采用的是物理氣相傳輸氣液固法（vapor-liquid-solid,VLS）來(lái)合成硫化鎘納米線，但利用濕化學(xué)法同樣能得到具有高質(zhì)量和理想長(zhǎng)度的材料。單晶硫化鎘納米線直徑在100～400 nm，長(zhǎng)度為50 mm，將其浸入50℃的氯化銅溶液5～10 s，表層硫化鎘通過(guò)陽(yáng)離子交換反應(yīng)變?yōu)榱蚧~。該方法簡(jiǎn)單易行，成本低廉，可用于制取高質(zhì)量異質(zhì)外延（hetero-epitaxial）納米材料，避免了傳統(tǒng)氣相制造方法中的高溫?fù)诫s和沉積過(guò)程。研究人員認(rèn)為，通過(guò)增加硫化銅外殼材料用量可提高太陽(yáng)能電池納米線的轉(zhuǎn)換效率。該電池如果要實(shí)現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用，其轉(zhuǎn)換效率至少需提高至10%。

摘譯自互聯(lián)網(wǎng)