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技术开发人员如何通过电网 现代化来应对气候危机
撰稿人：Shuli Goodman，LF Energy 执行董事 近年来，随着智能设备、新硬件以及支持通信和数据交换的软件解决方案的推出，能源网发生了巨大变化。虽然该等变化标志着可再生能源被广泛采用这一积极趋势，但公用事业公司仍在努力分析和提高电网效率。 尽管设备互联性和产生能源的新方法均在增加，但由于流程过时，运营商仍不得不制定非标准解决方案来应对挑战。对于不同的供应商控制系统和设备，标准的实施情况通常有所不同，并且，访问电网数据需要几种不同的设备，而每个设备都可能涉及不同的流程。 此外，我们过去一直采用的是单一方向供电，以防止运营商小范围控制负载。当供需不匹配时，这会导致效率下降。随着电池、太阳能电池板、风力涡轮机和无线解决方案等更多设备的出现，供需关系变得更加不可预测。当前基础设施不仅限制了能源相关的信息通信，还限制了跨电网自动多向智能的创建。往后，这种复杂性只会有增无减，而我们将需要使用人工智能和自动化来促成微秒间隔的交易，以保持安全和平衡。 若无法通过双向电网提取有关能源使用情况的电网数据，公用事业公司就无法对变化作出实时响应。随着天气依赖型可再生能源的需求不断增加，我们需要找到一种电网数据访问和分配方式来更精确地响应能源需求。Grid eXchange Fabric (GXF) 是一个工业物联网 (IoT) 平台，最初由荷兰能源运营商 Alliander 作为“开放式智能电网协议”推出，其后于 2 月初归入 LF Energy。该平台实现了通信并消除了基线障碍 ，使得电网运营商可以安全地监控和访问数据。
同时实现高效双面硅太阳能 电池的最高生产率和最高精度伏安 (IV) 测量
摘要：我们使用太阳模拟器分析了以最高生产率生产硅太阳能电池时可用的测量时间，并阐述了该时间在确定太阳能电池特性所必需执行的不同测量之间的分布方式。针对高效太阳能电池，我们详细说明了“如何减少确定其 IV 特性所需的测量时间以便在所有情况下皆满足生产率要求”。我们发现，通过结合使用电压扫描速度自适应和增强型磁滞评估，可在不牺牲测量精度的同时获得最高生产率，即便对于容量最高的异质结 (HJ) 电池也是如此。 简介 现代太阳能电池生产线生产率极高，生产周期低至 1 秒或不到 1 秒。在不久的将来，单条太阳能电池测试仪和分选机生产线上须实现低至 800 毫秒的生产周期（ 相当于高达 4500 片电池/小时的生产率） 。为实现如此短的生产周期，传输和测量时间需满足严格要求。 同时，随着硅太阳能电池效率的不断提高，有效电荷载流子寿命日益变长，使得电池容量不断增大。由此，设备由于工作条件改变后达到准稳态条件所需的时间也随之增加，这是精确测量太阳能电池额定功率的先决条件。在 IV 测量期间，施加的电压从 0 V 变为开路电压甚至更高，即工作条件发生巨大改变。
同时实现高效双面硅太阳能 电池的最高生产率和最高精度伏安 (IV) 测量
摘要：我们使用太阳模拟器分析了以最高生产率生产硅太阳能电池时可用的测量时间，并阐述了该时间在确定太阳能电池特性所必需执行的不同测量之间的分布方式。针对高效太阳能电池，我们详细说明了“如何减少确定其 IV 特性所需的测量时间以便在所有情况下皆满足生产率要求”。我们发现，通过结合使用电压扫描速度自适应和增强型磁滞评估，可在不牺牲测量精度的同时获得最高生产率，即便对于容量最高的异质结 (HJ) 电池也是如此。 简介 现代太阳能电池生产线生产率极高，生产周期低至 1 秒或不到 1 秒。在不久的将来，单条太阳能电池测试仪和分选机生产线上须实现低至 800 毫秒的生产周期（ 相当于高达 4500 片电池/小时的生产率） 。为实现如此短的生产周期，传输和测量时间需满足严格要求。 同时，随着硅太阳能电池效率的不断提高，有效电荷载流子寿命日益变长，使得电池容量不断增大。由此，设备由于工作条件改变后达到准稳态条件所需的时间也随之增加，这是精确测量太阳能电池额定功率的先决条件。在 IV 测量期间，施加的电压从 0 V 变为开路电压甚至更高，即工作条件发生巨大改变。
有利于环境，有益于客户
Gas Recovery and Recycle 有限公司首席执行官兼英国皇家化学会院士 Rob Grant 博士做客 PES，为我们介绍了他们在氩气回收过程方面取得的最新进展。他们已经取得了巨大的进展，预计还会有更多突破。ArgonØ ¬™ 是环境友好型产品，使用该产品的公司通过回收再利用即可降低成本。难怪生意好！ PES：Rob 博士，您好，很高兴能采访您。如您所知，我们已经关注 GR2L 多年，您也是《PES Solar/PV》杂志的老朋友了。首先，能否请您简要介绍一下贵公司的情况？ Rob Grant 博士: GR2L 成立于 2008 年。我们与英国剑桥大学合作开发了化学循环燃烧净化技术，并将此技术推向商业应用。 这解决了当前常规气体净化技术未能解决的杂质水平在10-10,000ppm范围内的净化问题，此类问题常见于微电子等行业中。 GR2L 专门针对高价制造行业（如太阳能光伏、微电子和 3D 金属粉末添加剂制造）中使用的惰性吹扫气体进行回收、净化和再利用。如今，GR2L 的经营重点在于光伏产业对硅在结晶形成硅锭的过程（这是硅基太阳能电池制造的第一阶段）中所使用的大量氩气进行回收再利用。 2010 年，GR2L 与位于英国盖特威克附近的英国气体技术集团 (Gas Technologies Group) 建立了合作关系，旨在共同制造 GR2L 的旗舰产品 ArgonØ ¬™ 并将其推向市场。在半导体和医疗市场，英国气体技术集团在高纯度气体装置方面一直处于领先地位，并且正在与 GR2L 合作。 PES：您有多个行业的工作经验，那么太阳能对您有着怎样的重要意义？您认为该产业的市场是在不断扩大还是已经达到了顶峰？ RG：目前为止，太阳能是我们最大的市场，也是我们在亚洲的主导业务，未来我们会继续扩展亚洲市场，对我们来说还没有达到顶峰。如今，每台太阳能硅锭生产设备都使用高纯度氩气来吹扫炉膛，以保持所生成硅晶圆的纯度和性能。 目前的行业趋势是摒弃多晶硅，转而使用单晶硅，氩气吹扫气体流量因此增加多达 50%。该趋势连同太阳能光伏市场的持续扩大意味着对高纯度氩气的需求正在增加，而其供应水平基本保持不变。氩气是空气分离的副产物，受到炼钢等其他行业的制约。 市场对高纯度氩气的需求持续增加，推动了氩气回收利用行业的发展，使得硅锭生产商能够降低成本并对成本进行长期控制，在硅锭的生产成本中，氩气成本占 3-5%。 PES：这对您的业务有何影响？ RG：目前只有少数硅锭生产商实施氩气回收利用，但该行业的成本降低Argon0 Installation 意味着这一数字只会增加。在安装 1,000 个单晶炉的基础上有一个非常重要的改造机会，同时还需要对新设备进行规划和调试。
有利于环境，有益于客户
Gas Recovery and Recycle 有限公司首席执行官兼英国皇家化学会院士 Rob Grant 博士做客 PES，为我们介绍了他们在氩气回收过程方面取得的最新进展。他们已经取得了巨大的进展，预计还会有更多突破。ArgonØ ¬™ 是环境友好型产品，使用该产品的公司通过回收再利用即可降低成本。难怪生意好！ PES：Rob 博士，您好，很高兴能采访您。如您所知，我们已经关注 GR2L 多年，您也是《PES Solar/PV》杂志的老朋友了。首先，能否请您简要介绍一下贵公司的情况？ Rob Grant 博士: GR2L 成立于 2008 年。我们与英国剑桥大学合作开发了化学循环燃烧净化技术，并将此技术推向商业应用。 这解决了当前常规气体净化技术未能解决的杂质水平在10-10,000ppm范围内的净化问题，此类问题常见于微电子等行业中。 GR2L 专门针对高价制造行业（如太阳能光伏、微电子和 3D 金属粉末添加剂制造）中使用的惰性吹扫气体进行回收、净化和再利用。如今，GR2L 的经营重点在于光伏产业对硅在结晶形成硅锭的过程（这是硅基太阳能电池制造的第一阶段）中所使用的大量氩气进行回收再利用。 2010 年，GR2L 与位于英国盖特威克附近的英国气体技术集团 (Gas Technologies Group) 建立了合作关系，旨在共同制造 GR2L 的旗舰产品 ArgonØ ¬™ 并将其推向市场。在半导体和医疗市场，英国气体技术集团在高纯度气体装置方面一直处于领先地位，并且正在与 GR2L 合作。 PES：您有多个行业的工作经验，那么太阳能对您有着怎样的重要意义？您认为该产业的市场是在不断扩大还是已经达到了顶峰？ RG：目前为止，太阳能是我们最大的市场，也是我们在亚洲的主导业务，未来我们会继续扩展亚洲市场，对我们来说还没有达到顶峰。如今，每台太阳能硅锭生产设备都使用高纯度氩气来吹扫炉膛，以保持所生成硅晶圆的纯度和性能。 目前的行业趋势是摒弃多晶硅，转而使用单晶硅，氩气吹扫气体流量因此增加多达 50%。该趋势连同太阳能光伏市场的持续扩大意味着对高纯度氩气的需求正在增加，而其供应水平基本保持不变。氩气是空气分离的副产物，受到炼钢等其他行业的制约。 市场对高纯度氩气的需求持续增加，推动了氩气回收利用行业的发展，使得硅锭生产商能够降低成本并对成本进行长期控制，在硅锭的生产成本中，氩气成本占 3-5%。 PES：这对您的业务有何影响？ RG：目前只有少数硅锭生产商实施氩气回收利用，但该行业的成本降低Argon0 Installation 意味着这一数字只会增加。在安装 1,000 个单晶炉的基础上有一个非常重要的改造机会，同时还需要对新设备进行规划和调试。
精准度、可靠性、耐久性
我们很高兴在 PES 与 EKO Instruments China 的中国营销总监 Caris Chan 会面，了解这家业务遍布全球的知名公司的最新发展情况。精确度一直是行业关注重点，而随着中国新法规的实施，这一点变得更加重要。 PES：您好，Caris，非常欢迎您做客 PES China。我们非常希望了解 EKO Instruments 以及您在公司的工作职责。因此，在开始采访前，我们先来简单了解一下 EKO。 Caris Chan：EKO 设计、制造并供应行业领先的太阳能传感器和用于环境研究、可再生能源项目和材料分析的科学仪器。 90 多年来，我们始终专注于可靠性和精确度，如今，我们生产的各类仪器已广泛应用于全球各地；从亚洲各地的太阳能园区到海拔 2367 米的山顶气象站，再到南极的极寒之地均有部署。 EKO Instruments 享誉国际，以高品质和安全可靠著称；我们的核心理念就是不断创新，并坚持不懈地追求产品高精度。 PES：现在请谈谈您的工作背景，您在 EKO 工作了多长时间，以及是什么吸引您加入 EKO？ CC：我曾作为材料性能仪器供应商工作多年，并于 4 年前加入 EKO。我主要与从事化学工程和聚合物加工的组织和研究人员合作；特别是涉及橡胶、塑料，以及石油勘探与开采领域的组织和研究人员。
精准度、可靠性、耐久性
我们很高兴在 PES 与 EKO Instruments China 的中国营销总监 Caris Chan 会面，了解这家业务遍布全球的知名公司的最新发展情况。精确度一直是行业关注重点，而随着中国新法规的实施，这一点变得更加重要。 PES：您好，Caris，非常欢迎您做客 PES China。我们非常希望了解 EKO Instruments 以及您在公司的工作职责。因此，在开始采访前，我们先来简单了解一下 EKO。 Caris Chan：EKO 设计、制造并供应行业领先的太阳能传感器和用于环境研究、可再生能源项目和材料分析的科学仪器。 90 多年来，我们始终专注于可靠性和精确度，如今，我们生产的各类仪器已广泛应用于全球各地；从亚洲各地的太阳能园区到海拔 2367 米的山顶气象站，再到南极的极寒之地均有部署。 EKO Instruments 享誉国际，以高品质和安全可靠著称；我们的核心理念就是不断创新，并坚持不懈地追求产品高精度。 PES：现在请谈谈您的工作背景，您在 EKO 工作了多长时间，以及是什么吸引您加入 EKO？ CC：我曾作为材料性能仪器供应商工作多年，并于 4 年前加入 EKO。我主要与从事化学工程和聚合物加工的组织和研究人员合作；特别是涉及橡胶、塑料，以及石油勘探与开采领域的组织和研究人员。
中大利用护肤霜成分研发一款安全、 环保且具有稳定高电压的水系锂离子电池
由香港中文大学（中大）机械与自动化工程学系副教授卢怡君教授领导的研究团队最近为水系锂离子电池研究了一款新型的电解液，它的材料成本低且不易燃、毒性低、相对环保，更重要的是新型电解液应用到电池中能提供稳定的电压作日常使用，朝改善水系锂离子电池的性能迈进了一大步。研究结果已刊登于国际期刊《自然材料》。 锂离子电池的未来：从易燃有机液到安全水系 全球的经济以及人类的日常生活一直依赖着各类型电子设备，例如手机和笔记本电脑等等，而锂离子电池因为能提供相对稳定的能量，而且可以再充电重复使用，成为了这些可充电式电子产品的核心要素。然而，制造锂离子电池的主要材料之一是有机电解液，即使经过多年改良，这些电解液仍然含有毒性及高度易燃，有机会引发严重的安全问题 — 早年三星Note7手机爆炸、锂离子电池在波音公司787新型客机起火等事故就是其中的例子。 科学界近年深入研究以水系电解液取代传统有机电解液，因水的特质可解决易燃问题。然而，水系锂离子电池一直有个弊病，就是其电池电压和能量密度受到水电解限制。当电压高于1.23伏特，电解液中的水分子便会分解为氢气及氧气，大大影响电池运作及电压输出。增加水系电池电压的新兴做法是利用高浓度锂盐（每公斤21至55摩尔）制造人工固体电极介面及减少自由水含量，以改善水的稳定性，然而这个方法引起了对成本和毒性的忧虑。
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由香港中文大学（中大）机械与自动化工程学系副教授卢怡君教授领导的研究团队最近为水系锂离子电池研究了一款新型的电解液，它的材料成本低且不易燃、毒性低、相对环保，更重要的是新型电解液应用到电池中能提供稳定的电压作日常使用，朝改善水系锂离子电池的性能迈进了一大步。研究结果已刊登于国际期刊《自然材料》。 锂离子电池的未来：从易燃有机液到安全水系 全球的经济以及人类的日常生活一直依赖着各类型电子设备，例如手机和笔记本电脑等等，而锂离子电池因为能提供相对稳定的能量，而且可以再充电重复使用，成为了这些可充电式电子产品的核心要素。然而，制造锂离子电池的主要材料之一是有机电解液，即使经过多年改良，这些电解液仍然含有毒性及高度易燃，有机会引发严重的安全问题 — 早年三星Note7手机爆炸、锂离子电池在波音公司787新型客机起火等事故就是其中的例子。 科学界近年深入研究以水系电解液取代传统有机电解液，因水的特质可解决易燃问题。然而，水系锂离子电池一直有个弊病，就是其电池电压和能量密度受到水电解限制。当电压高于1.23伏特，电解液中的水分子便会分解为氢气及氧气，大大影响电池运作及电压输出。增加水系电池电压的新兴做法是利用高浓度锂盐（每公斤21至55摩尔）制造人工固体电极介面及减少自由水含量，以改善水的稳定性，然而这个方法引起了对成本和毒性的忧虑。
单晶硅棒和多晶硅块—— 寻找最佳等级判定方法
单晶硅棒和多晶硅块的等级判定（以下简称“判定”）一直是光伏产业上游供应商最关心的问题之一。由于两种材料的生产工艺不同，它们的判定方法也有差别。 1.单晶硅棒的判定方法 对于单晶硅棒来说，业内的传统判定方法涉及多个步骤：先从硅棒头尾部切下厚晶圆，经热氧和化学腐蚀等处理步骤后，由操作员观察厚晶圆上是否有滑移线。如果有，还需继续向内切片；如果没有，也需要根据经验判断还需切除多少来让剩余部分不含任何黑边、黑环和黑心。这些都直接影响材料的最终电池效率。但是，这个方法检查一片厚晶圆不仅非常耗时，还很依赖操作员的个人经验。 为了缩短判断时间，部分生产商转而使用红外设备来纵向扫描整根硅棒，检测滑移线的位置。每根硅棒最快只需5分钟即可确定含有滑移线的部分。接下来，操作员可根据结果来切除硅棒的废料部分。但是，红外设备无法检测黑边、黑环和黑心等缺陷，因此操作员仍需根据经验向内切割。随之而来的问题是，切多少可以确保完全去除废料，并且不浪费优质部分呢？ 近年来快速兴起的光致发光（PL）成像技术给这个问题带来了及时的解决方案。PL是材料吸收光子后的光辐射。 在光伏硅基材料上应用这个原理，带来了PL成像检测技术：使用模拟太阳光照射硅片或电池片，并用专用的PL镜头来获得样本的PL成像。
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