近年来，太阳能光伏发电在全球获得长足发展。常用光伏电池一般为多晶硅和单晶硅电池，但是因为原材料多晶硅的直销才能有限，加上世界炒家的炒作，导致世界市场上多晶硅价格一路攀升，最近一年来，因为受经济危机影响，报价有所跌落，但这种震动的现状给光伏工业的健康发展带来困难。现在，技术上处理这一困难的途径有两条：一是选用薄膜太阳电池，二是选用聚光太阳电池，减小对质料在量上的依靠程度。常用薄膜电池转化率较低，因而新式的高倍聚光电池体系遭到研究者的注重。聚光太阳电池是用凸透镜或抛物面镜把太阳光聚集到几倍、几十倍，或几百倍乃至上千倍，然后投射到太阳电池上。这时太阳电池或许产生出相应倍数的电功率。它们具有转化率高，电池占地面积小和耗材少的优势。高倍聚光电池具有代表性的是GaAs太阳电池。GaAs归于III-V族化合物半导体材料，其能隙与太阳光谱的匹配较合适，且耐高温。与硅太阳电池比较，GaAs太阳电池具有较好的功能。

近年来，以CH3NH3PbX3，为代表的有机-无机杂化钙钛矿材料成本价廉，有非常合适的带隙宽度，同时具有空穴和电子输运能力，其制备的太阳能电池的光电转换效率已达22%以上。但是，CH3NH3PbX3中铅的毒性会破坏社会环境以及导致人类多种疾病。因此，无铅（Lead-Free）或低铅（Less-Lead）钙钛矿太阳能电池的研究，是研究者下一步要努力的方向。　　针对钙钛矿太阳电池中铅的毒性问题，苏州大学廖良生教授、王照奎副教授领导的团队通过尝试采用引入铟（In）部分替代铅（Pb）的来制备钙钛矿太阳能电池，从钙钛矿薄膜制备、退火工艺、器件结构设计等方面进行了优化。结果发现，当用15%的铟（In）代替铅（Pb）时，在降低铅（Pb）使用量的同时，所制备的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率可以从纯铅（Pb）体系的12.61%提高到铅（Pb）铟（In）二元体系的17.55%。X线光电子能谱（XPS）表征表明，铟（In）和氯（Cl）元素存在于退火后的钙钛矿薄膜中。通过与上海应用物理研究所高兴宇研究员、杨迎国博士合作，利用上海光源衍射线站GIXRD进一步表征发现，铅（Pb）铟（In）二元体系钙钛矿太阳能电池薄膜具有多重有序的结晶取向和多重电荷传输通道，从而很好地解释了掺铟钙钛矿型太阳能电池具备效率高（17.55%）和稳定性好的主要原因。此研究工作为开辟无铅（Lead-Free）或低铅（Less-Lead）钙钛矿太阳能电池研究奠定了一定的实验基础。

由英国牛津大学科学家带领的研讨团队，以违背直觉的方法，用低光敏性的氧化铝（Al2O3）代替光激起才能杰出的二氧化钛（TiO2）作为电极，将溶液可处理的太阳能电池的转化功率进步至10.9%，发明了新的纪录。他们以为这是由于氧化铝可以充任慵懒支架，迫使电子逗留其间，并经过超薄的吸收体层进行传送。相关研讨报告宣布在近期出书的《科学》杂志上。　　　　研讨人员谈到，尽管含有的太阳能电池的功率较高可达28%左右，但此次无疑创始了溶液可处理的固态太阳能电池的转化功率记载。一起，这一转化率还有望在未来数年急速进步。　　　　但在吸收光子并生成电子的光电过程中，根本的能量丢失会逐渐上升。为了战胜这些丢失，此前的研讨企图将厚度为2纳米至10纳米的镀锌层（ETA），附加到二氧化钛电极的内表面，以增强电流密度和电压。而之前带有ETA层的太阳能电池的转化功率仅为6.3%，科学家分析这很可能与二氧化钛导致的电子紊乱和低迁移率有关。　　　　因而他们在此次的研讨中改用氧化铝作为电极，其所生成的光激电子能被保留在ETA层内，而不会下降氧化物内的能级水平。一起，运用氧化铝电极还具有多种优势，例如它能明显进步电子的传送速度，迫使电子快速穿过钙钛矿ETA层，并一起进步电压。这一改善也能使太阳能电池的转化功率从8%左右进步至10.9%。由于氧化铝充任了中标准的支架，而不在光致激起中发挥任何效果。　　　　科研人员表明，这项作业使低成本的溶液处理太阳能电池离晶体半导体的完美功能又近了一步，也为往后的研制拓荒了广泛的可能性。他们还希望经过运用新式的钙钛矿和其他半导体，或是扩展光的吸收规模等途径，使得电池未来的功率可以得到进一步进步。

申请号/专利号： 200580014778   供给一种黄铜矿型薄膜太阳能电池的制作办法，其电极层和由黄铜矿类化合物组成的光吸收层之间的密着性杰出，即便构成碱层的碱金属含有液的浓度较高，此积层结构也安稳，且外观上不会出现问题。本创造的办法，由如下工序组成：榜首工序，其是在Mo电极层(2)上构成通过溅射法而层叠了In金属层和Cu-Ga合金层的前驱物质;向前驱物质附着碱金属含有液的第二工序、对通过榜首及第二两个工序后的衬底(1)进行硒化处理的硒化工序;成膜光透过性的导电层的通明电极构成工序。作为碱金属含有液，能够运用四钠、、硫酸钠铝等碱金属化合物的水溶液。   申请日： 2005年04月12日 揭露日： 2007年04月18日  授权布告日： 申请人/专利权人： 本田技研工业株式会社  申请人地址： 日本东京都 创造设计人： 青木诚志 专利署理组织： 中科专利商标署理有限责任公司 署理人： 李贵亮 专利类型： 创造专利

本报讯美国研讨人员开宣布一种新式太阳能电池技能，这种太阳能电池可经过在铝箔上成长直立的纳米柱来制成，将整个电池封装在通明的胶状聚合物内后就能制造出可曲折的太阳能电池，本钱低于传统的硅太阳能电池。 　　领导此项研讨的美国加州大学电气工程和计算机科学教授阿里·杰威表明，与传统硅和薄膜电池比较，纳米柱技能可使研讨人员运用更为廉价和低质的材料。更重要的是，该技能更适于在薄铝箔上制造出可曲折的太阳能电池板，然后降低了制造本钱。一旦获得成功，其生产本钱将可低至单晶硅太阳能板的1/10。 　　这种太阳能电池是经过将一致的500纳米高的嵌入薄膜中制成的，这两种材料均是薄膜太阳能电池中常常运用的半导体。杰威及其搭档在《天然·材料》上宣布的陈述称，此种电池将光能转化为电能的功率可达6%。此前，也有科学家运用了这种立柱规划思维，但其办法较为贵重，且光电转化功率不到2%。 　　在传统太阳能电池中，硅吸收光并发生自由电子，这些电子必须在受困于材料的缺点或杂质前抵达电路。这就要求运用极为纯洁、贵重的晶体硅来制造高效光伏设备。 　　纳米柱就承当了硅的责任，纳米柱周围的材料吸收光并发生电子，纳米柱将其运送到电路。这种规划以两种方法来进步功率：严密封装的纳米柱捕捉柱间的光，协助周围的材料吸收更多的光；电子以十分短的间隔穿越纳米柱，因而没有太多的机会受困于材料的缺点。这意味着能够运用低质量的廉价材料。 　　有科学家运用不同的纳米结构来制造这种太阳能电池。比方，哈佛大学化学教授查尔斯·里波尔研发了一种包括硅芯和同心硅层各异的纳米线；加州大学伯克利分校的杨培东则开宣布了带有氧化锌纳米线的染料敏化太阳能电池。这些纳米线太阳能电池的光电转化功率已达到了4%。 　　杰威及其搭档制造的纳米柱电池初次运用经氧化处理的铝箔，创建出呈周期性散布的200纳米宽小孔，这些小孔作为晶体直立成长的模板。然后，对和顶端电极饰以铜和金的薄膜。它们经过一块玻璃板和电池相连，或是将其顶端投入聚合物溶液使其曲折。 　　乔治亚理工学院的材料学和工程学教授王中林点评说，将纳米材料工程规划与制造柔性可曲折高效太阳能电池的各种软基板技能集成在一起，这是一个令人兴奋的发展。美国国家可再生能源实验室担任太阳能电池研讨的物理化学家阿瑟·诺兹克则表明，这种电池要与由硅、和其他材料制成的柔性薄膜太阳能电池进行竞赛，其卖点或许不在于其柔性，而是本钱优势。 　　现在，研讨人员正在探究运用可进步转化功率的材料。例如，顶端的铜—金层现在仅有50%的通明度，假如可让一切的光都透过，其功率就可增加一倍。因而，研讨人员正方案运用像氧化铟这样的通明导电材料。别的，使用其他半导体材料作为纳米柱及其周围材料也在研讨人员的考虑之中，这样的制造工艺能适于更广规模的半导体材料，其他材料组合亦或许会进步功率，更重要的一点则是能够防止镉的毒性问题。

近来从我国太阳能电池厂商英利集团了解到，该公司推出的根据离子注入技能的新一代熊猫高效N型单晶电池，以及双面发电双玻组件——TwinMAX Bifacial系列产品，日前在中国科学院太阳光伏发电体系和风力发电体系质量检测中心安排的测验中，完结了24.6%的归纳发电功率，为当时国际最先进水平。据介绍，根据第一代熊猫N型单晶双面高效电池出产线的量产技能晋级，新一代熊猫高效电池使用离子注入技能提高电池功率，正面发电功率可到达21.5%,反面功率可达正面的95%以上，抢先职业同类技能。此前，在国际闻名的TUV认证中，该产品单片电池片的双面发电功率转换率亦到达24.6%。经实地测验，选用新一代熊猫电池出产的TwinMAX系列光伏组件（60片电池），正面发电功率可超越300W,在优化后的体系装置现场，组件反面可奉献最高30%的正面发电量，实践发电功率超越380W,等效组件功率超越24%,并成功使用在我国首个光伏“领跑者”演示项目——山西大同采煤沉陷区国家先进技能光伏演示基地50兆瓦项目，这也是全球最大的高效N型单晶双玻组件使用项目。比较惯例组件，TwinMAX Bifacial系列产品还具有双面发电特性、杰出的弱光性、顽强抵抗盐雾、气等腐蚀性气体腐蚀及PID（潜在电势诱导衰减）危险的才能、优异的耐久性、30年线性质保等共同优势。据介绍，英利自主研制的“熊猫”N型高效太阳能电池，是N型双面电池技能和MWT金属环绕式电池技能的集成，填补了N型电池技能的空白，已成为全球三大高效太阳能电池之一。现在该系列产品已经过苛刻的可靠性验证并完结大规模量产。英利计划在未来1—2年时间内经过立异的商业模式驱动完结现有800MW熊猫电池出产线的离子注入技能晋级。

CIGS技术 多晶硅与铜铟镓硒太阳能电池的生产 能源是人类生存与发展的物质基础。太阳能是绿色能源中重要的一项，发展到现代，太阳能电池的发展已经进入了第三代。第一代为单晶硅太阳能电池，第二代为多晶硅、非晶硅等太阳能电池，第三代太阳能电池为铜铟镓硒薄膜太阳能电池。它是目前国际公认的性能优异的第三代光电池，是科技前沿的技术产品。世界上只有美、德、日等为数不多的国家掌握此技术，目前技术已经成熟正处在大规模产业化的前期。美、德、日等国已有小规模生产线正在生产运行，我们经过多年的研究已成熟掌握此项技术,特别是高科院自行研发具有自主知识产权专利技术的软体卷材薄膜式铜铟镓硒太阳能电池，已通过中试并取得了单结转換率16.2%的国内首创成果。 多晶硅与铜铟镓硒太阳能电池的生产 ⑴，生产晶体硅太阳能电池组件其工艺分为两步进行; ⒈利用高纯石英，电热熔化，铸造为晶体硅棒。 ⒉将硅捧制备成太阳能电池组件。(切片—酸洗—背电极—金属电极减反射层双面玻璃封装等) ⑵，铜铟硒(CIGS)太阳能电池， 它是在玻璃或其它柔性软体的衬底上利用磁控溅射设备，依次镀多层薄膜再镀上金属栅极，一次制备完成的薄膜太阳能电池组件 运用航天科技并与德国Web公司联合，为启动国家“863”高科技计划“阳光—生态—绿能”系统工程，共同兴办铜铟镓硒太阳能电池组件项目。 两公司合资建立生产研发基地，成立中科TY太阳能有限公司。 铜铟镓硒(CIGS)薄膜光电池，是目前国际公认的性能优异的第三代光电池，是科技前沿的技术产品。世界上只有美、德、日等为数不多的国家掌握此技术，目前技术已经成熟正处在大规模产业化的前期。美、德、日等国已有小规模生产线正在生产运行，经过多年的研究已成熟掌握此项技术,特别是自行研发具有自主知识产权专利技术的软体卷材薄膜式铜铟镓硒太阳能电池，已通过中试并取得了单结转換率16.2%的国内首创成果。 1、替代硅系列太阳能产品，克服了冶炼制造硅材料耗能巨大(每公斤耗电量200~400千瓦.时)，成本高，且污染严重弊端。硅太阳能发电寿命为20年、冶炼制造硅太阳能电池就耗去了太阳能发电的7-8年的发电量，因此不采用硅做太阳能电池的基材。 2、投资成本低。 以铜或不锈钢箔、钛、铝、H薄膜为基材加上真空磁控濺射设备，使得CIGS技术在成本上处于优势。非晶硅的薄膜电池又有一个致命缺陷—转换率逐渐衰减。相比之下，CIGS的投资是目前最低的，10兆瓦年产量的设备投资不足1亿人币。 3、生产成本低。 下面是以10兆瓦规模计算为基准，随着生产规模的扩大，CIGS电池的成本进一步降低。CIGS技术生产的薄膜太阳电池预期最终成本将低于0.7美元/wp。是目前晶体硅太阳能电池成本的四分之一到五分之一。 4、适用性强。薄膜电池轻便、柔软、易携、不易碎裂，你可以设计成任意大小尺寸。你可以卷起来就走，这对于比如中国西部地区的牧就很重要。2001年的西藏阿里光电计划仅在阿里地区就建了38座乡级光伏电站，原因很简单，通过国家补贴可以建起电站，但大量的牧半牧牧使得拉线输电成为非常困难的事情。仅青藏两区，还有许多家庭还没有用上电。可以想象，卷起来放在马背上就走的薄膜电池会有多么巨大的市场。另外你可以把它镶嵌到玻璃中使用;你也可以在野外放心拼装，这都大大拓展了太阳能电池的实用性。按目前的设计不同产品系列的太阳能电池都可以采用相同的生产设备完成。 CIGS能把成本最终降低到目前晶体硅的四至五分之一，就能把光伏发电的上网电价同等于煤电价。如果是直接安装在屋顶，仅作用于屋内，低廉的材料成本和广泛的适用性也比目前的晶体硅电池占有不小的优势。 如上述铜铟镓硒薄膜太阳能光电池的综合特性非常优良，是目前世界上最先进的薄膜型太阳能电池，属第三代太阳能电池换代产品，突出特点是：高性能、低成本、长寿命可大规模生产。生产效率高，产品适用面广。使用方便，可捲曲，有优良的抗干扰、抗辐射的能力。

多晶硅太阳能指的是用多晶硅制造的太阳能发电机制造的太阳能。多晶硅电池片其成本远低于单晶硅电池，而效率高于非晶硅薄膜电池。我国的太阳能工业才刚刚起步，目前仅有无锡尚德和保定英利2个厂在生产，加上南京中电正在建设的项目， 2006年底全部达产后的国内生产能力约为300兆瓦。我国生产的太阳能电池几乎全部出口到国外 市场 ，国内用量极少。据 预测 ：2010年全球（尤其是发达国家）太阳能使用量将达到18000兆瓦以上，我国的潜在 市场 将达到3000兆瓦。因此，太阳能电池工业将有极好的 市场 前景。 多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。被称为“微电子大厦的基石”。多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。太阳能是一种重要的、新的、有效的可再生清洁能源，其储量巨大，没有环境污染，充满了诱人的前景。目前太阳能光电方面的研究和应用在全世界范围内方兴未艾，相关太阳能光电工业发展迅速，是令人瞩目的朝阳 产业 。在太阳能利用上，单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。虽然从目前来讲，要使太阳能发电具有较大的 市场 ，被广大的消费者接受，就必须提高太阳电池的光电转换效率，降低生产成本。从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。使用多晶硅太阳能的时候要注意多晶硅的污染问题，否则没有起到环境保护的作用，想得到更多信息请浏览上海 有色 网（ www.smm.cn ） 有色金属 频道。 

太阳能多晶硅,太阳能是一种重要的、新的、有效的可再生清洁能源，其储量巨大，没有环境污染，充满了诱人的前景。目前太阳能光电方面的研究和应用在全世界范围内方兴未艾，相关太阳能光电工业发展迅速，是令人瞩目的朝阳 产业 。多晶硅是生产单晶硅的直接原料，是当代人工智能、自动控制、信息处理、光电转换等半导体器件的电子信息基础材料。被称为“微电子大厦的基石”多晶硅是单质硅的一种形态。熔融的单质硅在过冷条件下凝固时，硅原子以金刚石晶格形态排列成许多晶核，如这些晶核长成晶面取向不同的晶粒，则这些晶粒结合起来，就结晶成多晶硅。在太阳能利用上，单晶硅和多晶硅也发挥着巨大的作用。虽然从目前来讲，要使太阳能发电具有较大的 市场 ，被广大的消费者接受，就必须提高太阳电池的光电转换效率，降低生产成本。从目前国际太阳电池的发展过程可以看出其发展趋势为单晶硅、多晶硅、带状硅、薄膜材料（包括微晶硅基薄膜、化合物基薄膜及染料薄膜）。多晶硅可作拉制单晶硅的原料，多晶硅与单晶硅的差异主要表现在物理性质方面。例如，在力学性质、光学性质和热学性质的各向异性方面，远不如单晶硅明显；在电学性质方面，多晶硅晶体的导电性也远不如单晶硅显著，甚至于几乎没有导电性。在化学活性方面，两者的差异极小。多晶硅和单晶硅可从外观上加以区别，但真正的鉴别须通过分析测定晶体的晶面方向、导电类型和电阻率等。想要了解更多太阳能多晶硅的相关资讯，请浏览上海 有色 网（ www.smm.cn ） 有色金属 频道。

工业铝合金型材，是一种以铝为主要成份的合金材料，铝棒通过热熔，挤压从而得到不同截面形状的铝材，但添加的合金的比例不同，生产出来的工业铝材的机械性能和应用领域也不同。　　　　工业铝材的应用领域：一般来讲，工业铝型材是指除建筑门窗、幕墙、室内外装饰及建筑结构用工业铝型材以外的所有工业铝材。

太阳能边框单坡式设计计算书基本参数: 标高=7.000m          抗震7 度 （0.10g）设防一、设计方法和指标     本工程设计采用概率极限状态设计法,根据 >GB50009-2001规定     各种载荷的分项系数如下： 1.永久载荷分项系数 rg：     1)当其效应对结构不利时       ①对由可变荷载效应控制的组合，应取 1.2；       ②对由永久荷载效应控制的组合，应取 1.35；     2)当其效应对结构有利时       ①一般情况下应取 1.0；       ②对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取 0.9。 2.可变荷载的分项系数：       ①一般情况下应取 1.4；       ②对标准值大于 4KN/m^2 的工业房屋楼面结构的活荷载应取 1.3。    对于某些特殊情况，可按建筑结构有关设计规范的规定确定。     在设计中采用可变荷载效应控制的组合，各相的分相系数取值如下     永久载荷分项系数 rg 为：  1.2     风载荷分项系数 rw为：    1.4     雪载荷分项系数 rs为：    1.4     活载荷分项系数 rq为：    1.3     地震载荷分项系数 re 为：  1.3     温度载荷分项系数 rt 为：  1.3二、采光顶承受荷载计算     1. 风荷载标准值计算:       Wk: 作用在采光顶上的风荷载标准值(kN/m^2)       Wk=0.800 kN/m^2       因为 Wk >GB50009-2001 取值       μr: 屋面积雪分布系数为  1.000       根据 >GB50009-2001 公式 6.1.1 屋面雪载荷按下式计算       Sk=μr×S0        =1.000×0.400     =0.400kN/m^2    4. 雪载荷设计值计算       S:  雪载荷设计值(KN/m^2)       rs: 雪载荷分项系数为  1.40       按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表'3-1 各种荷载分顶系数'采用       S=rs×Sk        =1.40×0.400        =0.560kN/m^2    5.采光顶构件自重荷载设计值       G: 采光顶构件自重荷载设计值(KN/m^2)       Gk: 采光顶结构平均自重[KN/m^2]为  0.40  KN/m^2       rg: 恒载荷分项系数为  1.20       按《铝门窗幕墙技术资料汇编(一)》表'3-1 各种荷载分顶系数'采用       G=rg×Gk        =1.20×0.400        =0.480kN/m^2    6. 采光顶坡面活荷载设计值       Q: 采光顶坡面活载荷设计值(KN/m^2)       rq: 活载荷分项系数为 1.30       Qk: 采光顶坡面活载荷标准值为 0.300kN/m^2       Q=rq×Qk        =1.3×0.300        =0.390kN/m^2    7. 采光顶设计中各种荷载组合:       计算采光顶杆件和结构应力时的载荷组合(沿坡面分布)       本地区位于北纬 27.5°以南,冬季气温较高,很少降雪。       根据 >GB50009-2001 规定和 >5.2.1 中载荷组合要求:       设计荷载取恒载与活载,或恒载与风载两组中大值,组合系数取 1。      1)计算恒载荷+活载荷组合:       Q: 采光顶坡面活载荷为 0.390kN/m^2       α: 采光顶坡面水平夹角为 14.000°       G:  采光顶结构平均自重设计值为 0.480KN/m^2       Lj: 斜杆间距为 0.994m       qk1: 载荷组合之一(KN/m)       qk1=(G×1/cosα+Q)×Lj×cos(α)          =(0.495+0.390)×0.994×0.970          =0.853kN/m       2)计算恒载荷+风载荷组合:       W: 风载荷设计值 1.400  KN/m^2       G: 采光顶结构平均自重设计值为 0.480KN/m^2       Lj: 斜杆间距为 0.994m       α: 采光顶坡面水平夹角为 14.000°       qk2: 载荷组合之二(KN/m)     qk2=(G+W)×1/cosα×Lj×cosα                                                                =1.880×1.031×0.994×0.970                                                                =1.869kN/m       Lj: 斜杆间距为 0.994m       q1: 载荷组合(KN/m)      3)设计荷载取其中最大者      q1=MAX(qk1,qk2)        =1.869kN/m二、玻璃的选用:     本工程选用玻璃种类为: 钢化玻璃 1. 玻璃面积:   H: 采光顶分格高: 0.994m   B: 采光顶分格宽: 1.652m   A: 玻璃板块面积:   A=B×H    =0.994×1.652    =1.642m^22. 玻璃厚度选取:   Wk: 风荷载标准值: 1.000kN/m^2   A: 玻璃板块面积: 1.642m^2   K3:  玻璃种类调整系数: 3.000   试算:   C=Wk×A×10/3/K3    =1.000×1.642×10/3/3.000    =1.825   T=2×(1+C)^0.5-2    =2×(1+1.825)^0.5-2    =1.361mm    玻璃选取厚度为: 4.0mm   其大面强度设计值为:84.000N/mm^2   其边缘强度设计值为:58.800N/mm^2三、玻璃的校核: 1. 玻璃板块自重:   GAk: 玻璃板块平均自重:   t: 玻璃板块厚度: 4.0mm   25.6: 玻璃的体积密度, 单位是kN/m^3   按5.2.1 采用   GAk=25.6×t/1000      =25.6×4.0/1000      =0.102kN/m^22. 验算荷载 1)计算恒载荷+活载荷组合:    Q: 采光顶坡面活载荷为 0.390kN/m^2     α: 采光顶坡面水平夹角为 14.000°   GAk: 玻璃板块平均自重为 0.102kN/m^2    rg : 永久荷载分项系数,取 1.2    qk1: 载荷组合之一(KN/m^2)    qk1=(rg×GAk×1/cosα+Q)×cos(α)       =(0.127+0.390)×0.970       =0.501kN/m^2 2)计算恒载荷+风载荷组合:    W: 风载荷设计值 1.400  KN/m^2   GAk: 玻璃板块平均自重为 0.102kN/m^2    rg : 永久荷载分项系数,取 1.2    α: 采光顶坡面水平夹角为 14.000°    qk2: 荷组合之二(KN/m^2)    qk2=1.2GAk+W       =0.123+1.400       =1.523kN/m^2 3)设计荷载取其中最大者    qb=MAX(qk1,qk2)      =1.523kN/m^23. 玻璃的强度计算:   校核依据: σ≤ｆg=84.000   q: 玻璃所受组合荷载:   a: 玻璃短边边长:0.994m   b: 玻璃长边边长:1.652m   t: 玻璃厚度:4.0mm   ψ: 玻璃板面跨中弯曲系数, 按边长比 a/b查       表5.4.1 得: 0.087   σw: 玻璃所受应力:   σw=6×ψ×qb×a^2×1000/t^2      =6×0.087×1.523×0.994^2×1000/4.0^2      =48.852N/mm^2        48.852N/mm^2≤ｆg=84.000N/mm^2   玻璃的强度满足!4. 玻璃温度应力计算:   校核依据: σmax≤[σ]=58.800N/mm^2 (1)在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的   挤压温度应力为:   E: 玻璃的弹性模量:0.72×10^5N/mm^2   α^t: 玻璃的线膨胀系数: 1.0×10^-5   △Ｔ: 年温度变化差: 80.000℃   c: 玻璃边缘至边框距离,  取 5mm   dc: 施工偏差, 可取:3mm  ,按5.4.3 选用   b: 玻璃长边边长:1.652m   在年温差变化下, 玻璃边缘与边框间挤压在玻璃中产生的    温度应力为:   σt1=E(a^t×△Ｔ-(2c-dc)/b/1000)       =0.72×△Ｔ-72×(2×5-3)/b       =0.72×80.000-72×(2×5-3)/1.652       =-247.485N/mm^2   计算值为负,挤压应力取为零.   0.000N/mm^2＜58.800N/mm^2   玻璃边缘与边框间挤压温度应力可以满足要求!(2)玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:   μ1: 阴影系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》            JGJ 102-96 表 5.4.4-1 得 1.000   μ2: 窗帘系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》            JGJ 102-96 表 5.4.4-2 得 1.000   μ3: 玻璃面积系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》            JGJ 102-96 表 5.4.4-3 得 1.046   μ4: 边缘温度系数: 按《玻璃幕墙工程技术规范》            JGJ 102-96 表 5.4.4-4 得 0.380   Ｔc: 玻璃中央部分温度   a: 玻璃线胀系数: 1.0×10^-5   a0: 玻璃吸热率:0.099   a1: 室外热传递系数, 取 15W/m^2K   t0: 室外设计温度-10.000℃   t1: 室内设计温度 40.000℃   Ｔc=(a0×700+15×t0+8×t1)/(15+8)      =(0.099×700+15×(-10.000)+8×40.000)/(15+8)      =10.404℃   Ｔs: 玻璃边缘部分温度:   Ｔs=(15×t0+8×t1)/(15+8)      =(15×(-10.000)+8×40.000)/(15+8)      =7.391℃   △t: 玻璃中央部分与边缘部分温度差:   △t=Ｔc-Ｔs      =3.013℃   玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力:   σt2=0.74×E×a×μ1×μ2×μ3×μ4×(Ｔc-Ｔs)       =0.74×0.72×10^5×1.0×10^-5×μ1×μ2×μ3×μ4×△t       =0.638N/mm^2   玻璃中央与边缘温度差产生的温度应力可以满足要求!四、玻璃最大面积校核:   Azd: 玻璃的允许最大面积(m^2)   Wk: 风荷载标准值: 1.000kN/m^2   t: 玻璃厚度: 4.0mm   α1: 玻璃种类调整系数: 3.000    A: 计算校核处玻璃板块面积: 1.642m^2   Azd=0.3×α1×(t+t^2/4)/Wk                                      (6.2.7-1)      =0.3×3.000×(4.0+4.0^2/4)/1.000      =7.200m^2   A=1.642m^2≤Azd=7.200m^2   可以满足使用要求!五、单坡式采光顶杆件计算: 1. 验算截面弯矩    单坡采光顶大弯矩点发生在跨中    M0.5L: 验算截面弯矩   L1: 斜杆长度0.994m   q1: 设计荷载的线密度 1.869kN/m   M0.5L=q1×L1^2×cos α/8=q1×(L1/2)^2×cos α/2        =1.869×0.497^2×0.970/2        =0.224kN-m        =22371.968N-cm 2. 验算截面轴力    N0.5L: 验算截面轴力   L1: 斜杆长度0.994m   N0.5L=q1×L1×sin α/2        =1.869×0.994×0.242/2        =224.575N 3. 选用斜杆型材的截面特性:   选用型材号: XC1\Q128A60   型材强度设计值: 85.500N/mm^2   型材弹性模量: E=70000N/mm^2   X 轴惯性矩: Ix=5.511cm^4   Y 轴惯性矩: Iy=1.317cm^4   X 轴抵抗矩: Wx1=2.121cm^3   X 轴抵抗矩: Wx2=2.897cm^3   型材截面积: A=2.207cm^2   型材截面面积矩: Ss=1.588cm^3 4. 斜杆强度    σ:斜杆强度(N/mm^2)    Wx2:型材截面抗弯矩 2.897cm^3    A:型材截面积2.207cm^2    σ=M/W+N/A      =22371.968/2.897+224.575/2.207      =7824.754N/cm^2      =78.248N/m^2   78.248N/mm^2≤ｆa=85.500N/mm^2    杆件强度可以满足!  删除

较近，中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室的孟庆波研究员、李泓副研究员与复旦大学傅正文教授合作，将碘化铝电解质应用于一次电池和染料敏化太阳能电池，取得了良好效果。他们发现，铝碘接触可以形成一种新型的原电池—铝碘电池。采用他们研究的单碘离子固体电解质证明，这种铝碘电池的工作原理基于碘离子传导。通常的Al基电池以及Li/I2电池均是基于阳离子的输运，这是靠前次单纯基于阴离子输运的电池体系被发现。Al基电池由于Al离子在表面膜的扩散较慢存在Al电极活性较低的缺点，传统的锂碘电池放电电流较小。新的基于碘离子固体电解质的铝碘电池放电速率高，而且具有成本低廉、环境友好的优点。该研究对于开发其它的基于阴离子传导的电池体系具有较好的启示作用。染料敏化太阳能电池中的电解质一般使用LiI等对水敏感的物质，因此无水条件的要求增加了电池制造的成本。另外，电解质中采用的腈类有机溶剂为有毒溶剂。如果长期使用，这些溶剂对环境和人类的健康都会产生不良影响，不利于这种太阳能电池的推广应用。在他们原有工作的基础上，以乙醇为溶剂，在大气环境下，通过在溶液中加入铝和碘原位反应制备了碘化铝电解质，将其直接应用于染料敏化太阳能电池，取得了5.9%的高光电转化效率。这种新型的碘化铝电解质具有成本低廉、制备容易、性能优良、环境友好等四大优点，为染料敏化太阳能电池电解质的研究开辟了新的途径。     电化学能量存储与转化器件的研究与开发，包括一次电池、二次电池、超级电容器、染料敏化太阳能电池、及燃料电池等，对缓解能源与环境危机、提高人类生活水平有着重要影响。环境友好、成本低廉、安全高效的电解质对电化学能量存储与能量转化器件的实际应用起着重要的推进作用。上述结果已申请三项国家发明专利，相关文章发表在较近出版的J. Am. Chem. Soc. (128, 8720-8721, 2006)期刊上。该项工作得到了“863”计划和中科院“百人计划”的支持。

一种集发电、隔音、隔热、安全、装饰功能于一身的新型建材，充分体现了建筑的智能化与人性化特点，这就是--太阳能光电幕墙玻璃。　　进入90年代后，随着常规发电成本的上升和人们对环境保护的日益重视，一些国家纷纷实施、推广太阳能屋顶计划，并提出了“建筑物产生能源”的新概念，由此推动了光电技术的大规模开发与应用。美国、日本、德国、意大利、印度等许多国家都已建有太阳能屋顶或外墙的建筑。目前，世界上较大的太阳能屋顶光电系统安装在新慕尼黑贸易展览中心。该系统由7812块西门子单晶硅组件组成方阵，每块功率130W，总容量超过IMW，所发电力与20KV电{TodayHot}网相联，每年能发电100万KWH，足够340户德国家庭使用。　　目前，光电技术的应用主要体现在光电幕墙的应用上。所谓光电幕墙，即用特殊的树脂将太阳电池粘帖在玻璃上，镶嵌于两片玻璃之间，通过电池可将光能转化成电能。除发电这项主要功能外，光电幕墙还具有明显的隔热、隔音、安全、装饰等功能，特别是太阳能电池发电不会排放二氧化碳或产生对温室效应有害的气体，也无噪音，是一种净能源，与环境有很好的相容性。但因价格比较昂贵，光电幕墙现多用于标志性建筑的屋顶和外墙。

太阳能铝型材有好有坏，而且购买铝型材的数量庞大，不可能一一检查，下面教您如何鉴别太阳能铝型的质量： 　　1、标识检查：太阳能铝型材及包装上是否标有产品标准代号及生产许可证号等； 　　2、表面质量：太阳能铝型材表面除了应清洁，不允许有裂纹、起皮、腐蚀和气泡等缺陷存在外，还不允许有腐蚀斑、电灼伤、黑斑、氧化膜脱落等缺陷； 　　3、氧化膜厚度：太阳能铝型材的氧化膜是在阳极氧化中形成的，具有防护和装饰作用，可用涡流测厚仪进行检测； 　　4、封孔质量：现场检查中一般采用酸浸法，封孔不好的太阳能铝型材会留下明显痕迹，痕迹越重说明封孔质量越差； 　　5、耐蚀性：可采用滴碱试验，目视观察液滴处直至产生腐蚀冒泡，计算其氧化膜被穿透时间，这一试验易在夏季的室外进行粗步判断，为保证试验的准确性则必须在实验室的严格条件要求下进行。删除

铝边框因为太阳能光伏组件要保证25年左右的户外使用寿命，所以太阳能光伏组件所使用的铝边框要具有良好的抗氧化、耐腐蚀等性能。一般太阳能光伏组件所使用的边框分为阳极氧化、喷砂氧化和电泳氧化三种。 　　太阳能光伏电池组件铝边框 　　阳极氧化：即金属或合金的电化学氧化，是将金属或合金的制件作为阳极，采用电解的方法使其表面形成氧化物薄膜。金属氧化物薄膜改变了表面状态和性能，如表面着色，提高耐腐蚀性、增强耐磨性及硬度，保护金属表面等。 　　喷砂氧化：一般经喷砂处理后，表面的氧化物全被处理，并经过撞击后，表面层金属被压迫成致密排列，另金属晶体变小，硬度提高比较牢固致密。 　　电泳氧化：就是利用电解原理在某些金属表面上镀上一薄层其它金属或合金的过程。电镀时，镀层金属做阳极，被氧化成阳离子进入电镀液;待镀的金属制品做阴极，镀层金属的阳离子在金属表面被还原形成镀层。为排除其它阳离子的干扰，且使镀层均匀、牢固，需用含镀层金属阳离子的溶液做电镀液，以保持镀层金属阳离子的浓度不变。电镀的目的是在基材上镀上金属镀层，改变基材表面性质或尺寸。电镀能增强金属的抗腐蚀性（镀层金属多采用耐腐蚀的金属）、增加硬度、防止磨耗、润滑性、耐热性和表面美观。 　　铝边框常用规格：25mm30mm35mm40mm45mm50mm等。 　　铝型材对太阳能光伏电池组件的作用： 　　1、保护玻璃边缘; 　　2、提高组件的整体机械强度; 　　3、结合硅胶打边增强了组件的密封度; 　　4、便于组件的安装和运输。删除

LD2中等强度，在热态和退火状态下可塑性高，易於锻造、冲压，在淬火和自然状态下具有LF21一样好的耐蚀性，易於点焊和氢原子焊，气焊尚可。切削加工性在淬火时效後尚可。用於制造塑性和高耐蚀性、中等载荷的零件以及形状复杂的锻件。 　　LD2-1 LD2-2 　　耐蚀性好，焊接性能良好。用於制造大型焊接构件、锻件及挤件。 　　LD5 　　高强度锻铝，热态下有高的可塑性，易於锻造、冲压，可热处理强化，工艺性能较好，抗蚀性也较好，但有晶间腐蚀倾向，切削加工性和点焊、滚焊、接触焊性能良好，电焊、气焊性能不好。用於制造形状复杂和中等强度的锻件和冲压件等。删除

【摘要】光伏太阳能铝合金型材作为边框对电阳能电池板起支撑作用，对力学功能、几许尺度、表面质量、腐蚀功能有极端严厉的质量要求。本文从合金成分、揉捏工艺、表面处理、包装各环节进行全面的出产工艺技能介绍。关键着重于现场出产辅导，对理论原理不作表述。 【关键词】光伏太阳能铝型材合金成分、力学功能、几许尺度、揉捏工艺、氧化膜、封孔质量、掩盖膜质量检测。     一、光伏太阳能铝合金型材的开展远景     当电子、煤炭、石油等不可再生动力频频告急，动力问题日益成为约束国际社会经济开展的瓶颈时，越来越多的国家开端实行“阳光计划”。开发太阳能资源，寻求经济开展的新动力。     我国对光伏太阳能电池的研讨起步于1958年，现在，我国已成为全球首要的光付太阳能电池出产国。2007年全国太阳能电池/模组产值为1188MW，2008年的产值持续进步，到达2000MW，2009年我国太阳能电池/模组制作商的产值较2008年倍增，到达8000MW，2010年国际光伏太阳能电池/模组的产值将到达15000MW，其间80%的产值由我国制作。①     光伏太阳能铝合金型材首要用在光伏太阳能电池板上作为其他边框并起受力支撑作用。光伏电阳能发电作为可再生、环保动力，在国际市场和国内方针的推进下，正迎来了开展高峰期，我国已成为国际榜首大太阳电池/模组出产国。而铝合金边框型材，更是占有国际榜首直销大国的方位，欧美、日本等国的光伏太阳能铝合金型材，基本上都是从我国进口。按光伏太阳能电池/模组的出产值计算，2009年一年需用铝合金型材80万吨，2010年的光伏太阳能铝合金型材产值将到达160万吨，其间40%制作成边框直接出口到欧美、日本等国。2010年全国猜测铝合金型材出口1700万吨②，仅光伏太阳能铝合金型材一项就将占到总数的近1%，市场远景可想而知。     二、光伏太阳能铝合金型材的出产工艺及质量要求     光伏太阳能铝合金作为光伏太阳能的重要附件因长期露出在野外，其运用寿命在15年以上，对其表面质量要求严厉，特别是耐腐蚀功能的要求更严，型材在拼装时，选用全自动机械化，所以对几许尺度的要求特别严。现在客户一般选用GB5237、JISH4100、EN755.2、ENI2020.2、JISH8602等标准履行。我国2008年由江阴东华铝材科技有限公司作为首要起草单位，起草的《铝合金光伏太阳能型材》国家标准已进入审订阶段，尽管没有颁布实施，但我个人以为，有一些条款，无妨用来辅导咱们的出产仍是有必定的含义的，本文鄙人面有些引证，请读者体谅。     1、质量要求及型材形状     （1）客户质量要求     A、几许尺度严厉按图纸要求，未注尺度按国家标准GB523或GB/T6892超高精级标准检验。     B、表面润滑不得有模具纹和焊合线、黑线、白线。     C、韦氏硬度10HW以上，部分客户要求14HW以上。     D、表面喷砂氧化，氧化膜≥15μm，色彩共同，亮度好。     F、表面A、B、C面要求不允许划伤、磕碰。     E、贴膜要求尽量削减气泡，贴膜禁绝偏，不粘膜不掉落。 （2）型材形状，见图1     2、化学成分的断定     铝合金太阳能型材作为光伏太阳能电池板的边框，起支撑电池板的作用，力学功能要求比一般的建筑铝合金型材、装修用铝合金型材、工业铝合金型材的力学功能要求更严。GB/T6892-2000、GB5237-2008，对6063合金、6060合金的力学功能规则见表1。 表1  型材的室温纵向力学功能合金 状况直销 状况壁厚 /㎜拉伸实验硬度实验抗拉强度（Rm）N/mm2规则非份额伸长应力（Rp0.2）N/mm2伸长率(A50mm)%试样厚度 /㎜维氏硬度 HV韦纸硬度 HW不大于6060T5≤3.216012083588T66≤32151606378126063T5一切16011080.8588T6一切2051808107311T66≤10245200691146063AT5≤102001605106910＞101901505T6≤102301905107812＞1022018046R63T5③≤3220180837812              按照表1所列标准的力学功能目标，6060T66、6063T66、6063AT6、6R63T5几个合金牌号都可满意韦氏硬度10HW、14HW的要求。化学成分国家标准见表2。 表2  铝及铝合金的化学成分国家标准（质量分数）%序号牌号SiFeCuMnMgCrTiREZn其它Al补白单个算计160600.30-0.60.1-0.30.100.100.36-0.60.050.1－0.150.050.15余量－260630.20-0.60.350.100.100.45-0.90.100.1－0.100.050.15余量LD3036063A0.30-0.60.15-0.350.100.150.60-0.90.050.1－0.150.050.15余量－46R630.30-0.70.200.100.150.50-0.70.250.10.10-0.250.030.050.15余量④     某公司最早出产铝合金光伏太阳能型材时，一味着重型材的力学功能，化学万分挑选6063合金，内挖标准如表3 表3  某公司化学成分内控标准(质量分数)%牌号SiFeCuMnMgCrTiZn其它Al单个算计6063A0.40-0.45≤0.25≤0.08≤0.080.62-0.65≤0.05≤0.05≤0.050.050.15余量     按表3内挖标准出产出来的型材、韦氏硬度到达12HW-14HW，但难揉捏，成品率低，阳极氧化后因黑线作废型材达20%左右，总成品率不到50%，显然是不满意出产需求。     为了进步成品率，进步单位产值，只要经过改进铸锭的晶粒安排，增加稀土元素、调整合金元素Si、Mg、Cu含量），以及挑选合理的时效准则四种途径来处理即要到达客户要求的力学功能，又便于揉捏，氧化出产。     关于6063合金，合理调整Si、Mg元素的质量份额有助于进步材料的归纳功能，Si元素恰当过剩对晶粒细化，改进合金强度有利。实践证明：6063合金要想统筹表面质量、力学功能、揉捏功能、合金中下降Fe的含量，削减合金中含Fe相AlgFe2Si2、Al2Fe3Si进步揉捏材表面质量。为使合金易于揉捏平等水平的状况下，下降Mg的含量，比下降Si的含量更有用，为确保型材的力学功能，使合金的Si过剩≤0.25%，构成较多的单晶Si，强度要大于强化相Mg2Si的硬度。     合金中Mg含量过高，揉捏表面麻面、白点较多，不利于揉捏，Si含量过高，型材表面易不规则地呈现拖伤，而且一旦模具规划有一丁点缺点，就简略发作黑线。     由于光伏太阳能铝合金型材的表面质量要求较严，为了减轻表面处理工序的压力，一起也为了确保型材的力学功能，在调整合金元素时，恰当进步Cu元素的下限也是必要的。下面是某公司经过重复探索，较为老练的出产光伏太阳能铝合金型材的化学成分内挖标准。 表4  某公司化学成分内控标准（质量分数）%牌号SiFeCuMnMgCrTiZn其它Al单个算计60600.38-0.40≤0.200．08-0．10≤0。100.46-0.50≤0.05≤0.05≤0.030.050.15余量     按照表4内挖标准出产的型材韦氏硬度都在10HW—12HW之间，契合客户的一般力学功能要求，且易揉捏，黑线显着削减，阳极氧化后表面色彩亮光，成品率高，归纳成品率到达84%以上。     关于客户（例：日本客户）的特殊力学功能要求，韦氏硬度要求14HW以上的铝合金光伏太阳能型材，对合金元素的调整就要重新考虑了。前面现已讲到增加稀土元素，改进铸态安排也能进步力学功能。在Al-Mg-Si系合金中参加恰当稀土（在0.18%～0.26%范围内最佳），经过细化处理后的铸锭，晶粒细化均匀，铸态安排得到显着改进，加工功能进步，揉捏力下降，揉捏速度进步。力学功能能够进步6%左右，而且有较强的耐腐蚀功能，使铝合金型材愈加经久耐用⑤。下面是某公司为出产高强度光伏太阳能铝合金型材的化学成分内控标准。（质量分数）%。 表5  某公司化学成分内控标准（质量分数）%牌号SiFeCuMnMgCrTiZnRE其它Al单个算计6R630.40-0.42≤0.20≤0.100．10-0．120.60- 0.650．10- 0．15≤0.05≤0.030.18- 0.200.050.15余量     按表5化学成分内控标准，铸锭的晶粒度到达一级，揉捏型材的韦氏硬度到达14HW以上，揉捏成品率到达84%以上，氧化成品率到达98%以上，退货率操控在1%之内。     3、熔铸工序出产工艺要求     铝锭投炉前有必要对炉底进行完全整理，关于长期没有清炉（原则上超越15～20炉有必要清炉）的炉顶炉壁有必要整理洁净，谨防炉渣因高温熔解在铝液内，生成Si2Fe、Si3Fe5等针状形物资。尽量不要增加外购不明废料，以本厂发作的几许废料为主，阳极氧化废料的增加量不要超越废料投入量的5%，熔炼温度760℃±10℃，两次以上排气精粹，静置时刻不得超越30min，合金元素增加次序：Si、Cu、Mg终究稀土细化剂，铸造温度（盘内）690℃－710℃，冷却水压力不得低于0.8Pma铸锭晶粒度要求一级，铸锭表面质量有必要契合《YS417变形铝及铝合金铸锭及其加工产品缺点》的标准。     4、揉捏工序操作工艺关键     揉捏出产光伏太阳能铝合金型材，是整个出产工序中最简略的一环，首要操控三温，速度及模具的规划、保护这三个方面，下面从模具、揉捏工艺两个方面进行论说。     （1）模具要求     A、满足的空刀位≥2.5㎜，确保空刀位不粘铝。     B、表面硬度有必要到达HV≥1000，表面光洁度杰出。     C、模具作业带加工最好慢走丝，精度要求高，作业带不能过长，长度操控在3㎜～8㎜之间，且有必要确保园弧过渡，尽量削减作业带长度落差。     D、作业带禁止有缺口，哪怕是一个微丝也不可。     E、作业带抛光要亮，终究一道抛光要用1000意图金相砂纸，确保作业带起镜面。     F、模具氮化间隔应低于普通型材的出产支数。     （2）揉捏工艺操控     A、铝棒上机温度450℃～460℃。可先将铝棒加温到500℃～520℃，然后从加温炉内取出降温，揉捏棒温尽量不要过高，避免黑线、拖伤麻面现象发作。     B、模具温度450℃～480℃，有必要确保在模具加温炉内加温2h以上，但超越8h有必要将模具取出。     C、盛锭筒温度380℃～400℃，现在揉捏机出厂时，揉捏机出产供应商都将盛锭筒的温度断定最高温度400℃。     D、揉捏速度视出材表面质量而定。一般状况下8m/min～18m/min出料口在线淬火温度520±5℃,6060合金在线淬火温度515±5℃,冷却速度4℃/S(风量660m3/h全压，风压850Pa)。     E、尾部操作职工注意在移动型材进程中擦伤、划伤、碰伤型材。型材装框不得堆叠对合，支与支之间有必要坚持2㎝左右的间隔，避免彼此擦伤。有条件的供应商应逐层用瓦檩纸离隔，然后再上下对应摆放垫条。     5、时效工艺挑选     铝合金型材的时效硬化是一个适当杂乱的进程，它与合金元素的组成，揉捏出产工艺的履行及时效工艺的挑选都有很大的联系。现在确凿学者以为：时效硬化是溶质原子偏聚构成硬化区的成果。     铝合金型材在淬火固浴时，合金中构成了空位，由于冷却快，这些空位来不及移出，便被固定在晶体内，这些过饱和固溶体内的空位大多与溶质原子结合在一起。由于过饱和固溶体处于不安稳状况，必定向平衡态改变，空位的存在，加快了溶质原子的分散速度，因而加快了溶质原子的偏聚。     关于化学万分相同，淬火工艺相同的铝合金型材，挑选不同的时效工艺准则，其抗拉强度是有不同的。图2是时效工艺准则与抗拉强度的联系曲线⑥。从图中能够得出以下几点定论。     ①经175℃、8h热处理后，铝合金型材的抗拉强度较高（最高到达14H以上）。     ②经200℃、2h，180℃、4h，时效温度较高时，有助于强度峰值的上升，但在随后的保温进程中呈下降趋势。     ③经170℃较低温度时效时，需求16h才干到达强度的峰值，终究趋于平稳。     前面现已分析过时效原理及时效工艺的利害。下面从时效准则的作用机理来挑选时效工艺准则。     榜首，在时效温度较高时，由于原子分散简略，安排的固溶处理较快，所以到达峰值的时刻较短，但在后续热处理中，跟着时刻的连续，合金安排软化，呈现“过时效”现象，因而，强度目标呈下降趋势。     第二，在时效温度较低时，由于原子分散才能的约束，固液处理速度缓慢，尽管跟着保温时刻的延伸，材料强度目标有上升趋势，但终因温度影响，未能到达抱负的处理作用。     针对光伏太阳能铝合金型材，合金牌号：6060、6063、6R63直销状况T66（水冷淬火+人工时效，力学功能比T6略高）的要求，某公司决议彩175℃、8h的时效工艺准则。经现场多批次查看，硬度悉数合格，表6是现场查看成果。 表5  出产现场型材硬度检测状况（韦氏硬度HW）型材类型合金牌号直销状况抽样方位抽样支数硬度成果TY0016060T66炉内上、中、下各三框每框10支，共30支11-12合格6063同上同上11-12合格6R63同上每框15支，共45支14-16合格TY0026060T66同上每框10支，共30支11-13合格6063同上同上11-12合格6R63同上每框15支，共45支14-15合格TY0036060T66同上每框10支，共30支11-12合格6063同上同上11-12合格6R63同上同上14-16合格      图2：时效准则对硬度的影响     6、表面处理工序工艺操控     ①喷砂工艺要求     光伏太阳能铝合金型材表面哑光作用，纯化学处理办法难以取得安稳的砂面作用，加之铝耗过大，本钱高，转向选用先机械喷砂，然后再化学处理的办法来取得抱负的哑光表面。其喷砂工艺要求如下：     A、喷砂操作工开机前要预备洁净手套，白洁布及砂纸做好弥补预备。     B、喷砂速度依据喷砂机的功能及揉捏材的表面质量而定，一般以80目至100意图砂为主，型材经喷砂后应确保无显着揉捏纹和可触摸到的线条。     C、操作工随时调查型材表面的砂面作用，有没有漏喷的现象，喷口有没有阻塞的状况发作。     D、特别注意因喷砂机力度不匀而形成型才的阴阳面及二支型材之间的色差。     E、喷砂上下料要轻拿轻放，注预料与料之间或设备形成擦划伤。     F、逐支全检发现擦划伤及时用白洁布、砂纸进行弥补。     7、阳极氧化工序工艺参数断定     （1）工序的断定     光伏太阳能铝合金型材阳极氧化及封孔工艺流程：     脱脂→碱蚀→中和→阳极氧化→中温封孔→高温→水洗→烘干     ②阳极氧化及封孔质量标准     A、阳极氧化膜≥15?m，部分客户要求≥20?m     B、封孔质量：无硝酸预浸的磷铬酸法＜20mg/d㎡（GB/T8753.1，国家标准＜30mg/d㎡）     硝酸预浸的磷铬酸法＜20mg/d㎡（EN12371—7，欧盟标准＜30mg/d㎡）     C、抗热裂性温度：AA15级≤70℃，AA20级≤64℃     ③工艺制定     A、脱脂     脱脂（又称除油）是铝型材表面处理的榜首道工序，尤其是光伏太阳能铲除铝材表面的油脂和尘埃及未处理掉的砂粒等，使后道碱洗比较均匀，以进步阳极氧化膜的质量。表7是某公司酸性溶液脱脂工艺。 表7  某公司2组典型的酸性溶液脱脂工艺序号溶液组成含量g/L温度℃时刻min1H3PO43050～605～6H2SO47表面活性剂52游离H2SO4180～200常温3～5Al+＜20水洗PH值6～9     B、碱蚀工艺⑦     在整个化学预处理进程中，碱蚀是一道非常重要的工序，它对铝材的表面质量起着至关重要的作用。影响铝材碱蚀速度和砂面作用的工艺要素首要有游离浓度和溶液的铝离子含量，槽液温度及处理时刻等。实践出产进程中槽液保护适当重要，铝离子在开槽初期一步到位，平常基本上可坚持铝离子浓度动态平衡（即反响生成的铝与带出槽液中的铝相等量），坚持溶液组份平衡，每天应至少化验一次，及时补加组份，避免组份含量动摇，以确保型原料量的安稳。表8是某公司较为老练的槽液工艺组份。 表8  某公司碱蚀工艺条件溶液组成含量g/L温度℃时刻min游离NaOH45～6050～602～5Al+5～70亮光碱蚀增加剂按NaOH的1/5增加     C、中和（除灰）工艺     中和又称除灰或出光。铝材经过碱蚀后，表面往往会附着一层灰褐色或灰黑色的挂灰，挂灰的详细成分因铝合金原料不同而异，首要由不溶于碱蚀槽液的铜、铁、硅等金属间化合物及其碱蚀产品组成。除灰的意图就是要除净这层不溶解在碱液的挂灰，以避免后道阳极氧化槽液的污染，使阳极氧化后取得外表洁净的阳极氧化膜。     中和工艺，有的供应商选用硫酸法，有的供应商选用硝酸法，传统的硝酸中和工艺选用10%—25%的硝酸溶液，在常温下浸渍1—3min，光伏太阳能铝合金型材因表面质量要求严，色彩有必要共同，而且后工序作废量的一个重要原因——黑线。为了削减作废，增加表面质量的安稳性，将硝酸浓度进步，可减轻后工序的压力（此观念现在存在争议）。某公司中和工艺如下：     硝酸：80g/L～100g/L；温度：常温；游离酸：180g/L～200g/L；时刻：2～5min；铝离子:＜20 g/L。     中和工序工艺办理关键如下:     a、定时测定槽液硝酸浓度、游离酸操控在工艺要求范围内。     b、中和前一道水洗有必要干部，避免铝材表面（特别是型腔内）残留碱液，否则会污染中和槽液，也会使铝材阳极氧化呈现质量问题。     c、用定时器操控好中和操作时刻，太短，除灰不洁净，太长，铝材表面会“发白”，“发糊”和随后阳极氧化膜呈现不透明现象。     d、中和后要进行二次水洗，谨防硝酸过多带入阳极氧化槽内。D、阳极氧化工艺     光伏太阳能铝合金型材膜厚要求AA15级或AA20级，而且对氧化膜的耐热裂性也有规则，故对槽液保护，工艺参数的要求与较严，详细的槽液保护和工艺条件如下：     a、避免前道中和（也称出光）槽液带入氧化槽，由于假如将中和槽内的硝酸带入氧化槽，就会形成氧化不成膜或仅成几个微米薄膜的现象。     b、对槽液应每班出产前进行分析，一般只分析游离硫酸和铝离子含量。槽液在运用进程中，游离硫酸浓度会逐步下降，而铝离子含量上升，当游离硫酸浓度降到规则浓度下限，铝离子含量没有升到上限时，只需计量增加硫酸。但当铝离子含量超越规则上限时，应排放部分1/4～1/3槽液。然后再计量增加硫酸和去离子水。     c、槽液液面上的漂浮物和油污应及时铲除，掉落在槽液中的铝件应及时捞起。     E、硝酸阳极氧化工艺见表9 表9  某公司硫酸直流阳极氧化工艺条件槽液工艺组成一般运用条件最佳运用条件20～25μm游离硫酸(g/L)150～220160～180150～160铝离子(g/L)2～208～185～15温度(℃)15～2218～2017～19电流密度(A/dm2)1.0～1.41.3～1.41.5～1.6时刻/min按膜厚断定一般25～3055～65     F、中温封孔     光伏太阳能铝合金型材因其氧化膜厚度最低AA15级，还应具有抗热裂性，故挑选中温封孔工艺。     某公司中温封孔工艺如下：     中温封孔剂：5 g/L；温度：40℃～60℃；PH值：5.8±0.2；时刻：1mm/1min，温度越高，时刻越短，封孔质量越好。     选用上述工艺对型材封孔处理后，失重实验在16～18mg/dm2之间，优于国家标准。     J、热水洗及烘干     中温封孔结束后，经过二道水洗，进入去高温离子水浸泡100min～15min，水洗85℃～95℃，PH值5～7，为后工序覆膜打下根底。高温浸泡后沥干水珠，然后烘干，烘干炉温度不要超越40℃，若无烘干炉，将型材平放于平板车上一头朝上，天然风干，待低的一头型材边上有水珠时，可用电热风机吹干即可进入包装工序。     7、包装及质量检测     进入包装工序的器件，要逐支进行查看，凡不契合质量标准的有必要悉数挑出，不得包装入库，查看结束的型材先挑几支进行覆膜实验。薄膜覆在光伏太阳能型材上以不粘胶，不掉落为合格，实验合格，方可转入指覆膜阶段，覆膜在型材上要求无气泡、无绉、正中不偏。失重实验，抗热裂性实验，有必要定时进行。凡遇粘膜现象，有必要全面关键查看封孔质量，喷砂质量，抗热裂性。     8、定论     某公司从二○一○年五月份开端出产光伏太阳能铝型材，从开端的归纳成品率35～40%，经过不断探索，并按上述工艺出产，归纳成品率进步到84%～86%。 【参考文献】     ①《2010～2015年我国太阳能光伏发电工业出资分析及远景预陈述》中投参谋新动力、职业首席研讨员  姜谦     ②《我国再生铝工业开展现状及远景展望》我国有色金属工业协会再生金属分会会长  王恭敏     ③、④《太阳能光伏电池用铝合金型材》职业标准  预审稿     ⑤2006《工业铝型材技能专集》P141、《新式Al-Ti-B-稀土(RE)晶粒细化剂》,作者:蒋建军     ⑥2006《铸造技能》27-04,《进步Al-Mg-Si系合金强度的途径分析》,作者:张建新、高爱华、曹新鑫.     ⑦朱祖芳,《铝合金阳极氧化与表面处理技能》化学工业出版社,2010年第2版,P33。     ⑧朱祖芳《铝合金阳极氧化与表面处理技能》,化学工业出版社,2010年第2版,P42。除掉

自电动汽车问世以来，电池的续航能力一直是人们所关注的焦点，近日，中科院宁波材料所利用石墨烯研制出了一种千瓦级铝空气电池，其能量密度相当于一般商业电池的4倍乃至更高，能量密度的高低直接决定了动力汽车的续航能力，研发项目的成功使得电动汽车行业有了进一步的提升。 自电动汽车问世以来，电池的续航能力一直是人们所关注的焦点，近日，中科院宁波材料所利用石墨烯研制出了一种千瓦级铝空气电池，其能量密度相当于一般商业电池的4倍乃至更高，能量密度的高低直接决定了动力汽车的续航能力，研发项目的成功使得电动汽车行业有了进一步的提升。这一“续航魔咒”正在被打破，新的研究技术有望解决电动汽车的“里程焦虑”。 该电池系统能量密度高达510Wh/kg、容量20kWh、输出功率1000W，该能量密度比一般电池系统有了显著的提高，验证该系统的发电能力发现，该系统可同时为一台电视、电脑、电风扇以及10个60瓦照明灯泡供电。图为浙江省石墨烯应用研究重点实验室主任刘兆平  浙江省石墨烯应用研究重点实验室主任刘兆平介绍，如果将该电池系统用于新能源汽车上的话，可多方面提高汽车的性能，车身更加轻盈，大大提高了续航里程;如果用于手机充电宝上，则可大大提高输出电量。此外，传统通讯基站酸铅蓄电池3—4年更换一次，而宁波材料所研发的铝空气电池储存时间约15年，电池寿命要长得多。“正是拥有能量密度高、价格低廉、资源丰富、绿色无污染、放电寿命长等优势，铝空气电池在通讯基站备用电源与电动汽车增程器应用方面具有诱人的市场前景。”刘兆平说。

随着便携式电子设备和电动汽车等产业的快速发展，人们对高能量密度电池的需求日益迫切，然而在传统锂离子电池中，正极材料因“插层式”的储锂机制导致其容量普遍较低，无法满足快速增长的市场需求。因此，新型高能量密度二次电池的探索和研发成为了储能领域的研究热点，锂硫电池就是其中之一。 一、锂硫电池简介 锂硫电池的工作原理基于硫和Li+可以发生可逆的氧化还原反应，两者之间的电化学反应式如下：基于该反应的硫正极的理论比容量高达1675mAh/g，是传统锂离子电池正极材料的10倍，同时硫储量丰富、成本低，因此锂硫电池受到了广泛关注，然而硫及多硫化物本身性质的缺陷，使得锂硫电池仍存在很多问题。 首先，硫是绝缘体，导电性差，给电荷传递过程带来困难;其次，多硫化锂可以溶解在电解质中，易迁移到金属锂一侧被还原成不溶性Li2S沉积在金属锂电极表面发生“shuttleeffet”现象;再次，可溶性多硫化锂被完全还原成不溶性硫化物时，会阻碍电子和离子的有效传输;最后，单质硫转化为不溶性硫化物后，由于两种物质密度的差异，会造成体积效应，降低电极稳定性。因此，锂硫电池存在实际容量低、循环性能差和信率性能不佳等缺点。 二、石墨烯在锂硫电池中的应用 针对上述问题，为了获得高性能的锂硫电池，研究者对硫正极进行了多种手段的复合与改性研究，设计并制备了一系列具有新颖结构和优异性能的复合硫正极材料。其中，碳材料因其导电性高、结构丰富、比表面积大等优势而得到了广泛应用，而石墨烯这一新型碳材料在提升锂硫电池性能方面有优异表现。 石墨烯是优异的电子导体，同时具有机械强度高、比表面积大等优点，同时化学改性的石墨烯及石墨烯衍生物具有一系列能为负载提供诸多活性位点的表面官能团，因此石墨烯在复合硫正极材料中得到了广泛的应用。 一方面，石墨烯被用作硫正极的导电载体，弥补硫导电性差的缺陷;另一方面，通过合理的结构设计与表面改性，石墨烯还能够抑制多硫化物的溶解。此外，在最近的研究中，科学家还发现通过石墨烯功能涂层的设计，能够减缓多硫化物在正负极之间的穿梭，抑制“shuttleeffet”现象。 1、石墨烯/硫复合正极材料研究进展 石墨烯极高的电导率可以弥补硫颗粒导电性差的问题，因此石墨烯材料多被设计成负载硫单质的导电基体或者导电网络，比如石墨烯泡沫结构可实现石墨烯与硫在纳米尺度的均匀复合，能够为硫提供快速与高效的电子传输通道，同时纳米孔还能够有效束缚多硫化物。 常规条件下获得的三维石墨烯尽管结构丰富，但极为蓬松，表观密度很低，导致硫负载后复合电极材料体积能量密度严重不足，为此，中科院沈阳金属所成会明院士利用CVD方法在泡沫镍上获得三维多孔石墨烯泡沫。图1 (a)柔性石墨烯/硫复合材料的制备流程;(b、c、d、e)石墨烯/硫复合电极材料照片及柔性展示 该方法不仅能够负载高比例的硫，而且硫的含量能够在3.3~10.1mg/cm2范围内进行调控，特别是负载量为10.1mg/cm2的电极，能够获得极高的比面积容量(13.4mAh/cm2)。 另外，考虑到石墨烯独特的二维片状纳米结构，采用以石墨烯纳米片作为包裹材料，构筑具有“核壳”结构的复合电极材料也是固定多硫化物，缓解其溶解的重要方式。先在碳纳米纤维表面均匀负载上硫，再使用石墨烯包覆在硫表面是一种很有效的方法。图2 具有同轴结构石墨烯/S/碳纳米纤维复合电极制备图 2、石墨烯功能涂层在锂硫电池中的应用 为提高锂硫电池的循环稳定性,除了对硫正极材料的组成与结构进行调控以抑制多硫化物的溶解，通过极片结构的设计来减弱“shuttleeffect”也是一条重要途径。例如，在硫正极和隔膜间添加一层缓冲层能够极大的提高锂硫电池的寿命。图3 石墨烯隔膜涂层有效阻挡多硫化物迁移示意图 石墨烯/硫/石墨烯-隔膜的创新极片结构设计，一方面将集流体由传统的Al箔改为石墨烯;另一方面对隔膜进行改性，改变了原有隔膜与硫正极直接接触的方式，在隔膜表面涂布一层石墨烯材料。 采用传统的极片结构，在循环过程中多硫化物溶解在电解液后，会穿过隔膜进入金属Li一侧，而在这一新颖结构中，存在于隔膜与正极材料之间的石墨烯层能够有效阻止多硫化物的迁移。另外，由于石墨烯材料优异的力学性能，石墨烯改性隔膜能够有效缓解硫正极在充放电过程中的体积变化，保持极片结构的完整性。 综述： 电化学储能在当今人们的生产生活中占有重要地位，无论是可再生能源的大量存储还是便携式设备的高密度存储，对电化学储能器件和材料的成本、储能密度、稳定性等指标都提出了较高的要求。 锂硫电池由于其理论比容量、比能量高，原料价廉易得，在未来电化学储能领域中将极具竞争力，如果通过石墨烯的应用能够改善锂硫电池实际容量低、循环性能差和信率性能不佳等缺点，在不远的将来，锂硫电池的表现可能会给我们带来更多惊喜。

导读 为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。  再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

为什么石墨那么软，而石墨烯又表现得那么“硬”呢?浙江大学信息电子工程学院副教授林时胜介绍说，其实这里涉及两个不同的概念，一个是强度，这是力学概念，一个是硬度，属于物理概念。 石墨烯的“硬”，是指强度高，衡量强度的指标是杨氏模量，根据杨氏模量的高低可以把物质分为硬物质和软物质。石墨烯的模量非常高，可达1T帕(压强单位)，是材料里最高的，所以石墨烯是硬物质，可以说是很硬。相应的像橡胶这些，模量只有几千帕，就是软物质，很软。 材料力学上有刚度、强度、韧度、硬度等不同物理概念，这与我们通常讲的硬与软有区别。从通俗意义上说，石墨烯的“硬”指的是石墨烯的强度很好，就是它抗断裂的能力很强，这也和它的韧性很好有关系，因为容易延展而不断裂。模量就是代表了材料能被拉伸的容易程度。 再说石墨的软，这是物理概念，指的是硬度。硬度的衡量，是用一种材料去破坏另一种材料，被破坏的硬度就小。石墨的片层之间是范德华力，非常弱，只要用固体去划它，都能把它的片层错开，所以石墨很容易被破坏，就是说石墨很软。

石墨烯被称为“黑金”，又被称为“新材料之王”，是现在发现的最薄、强度最大、导电导热功能最强的一种新式纳米材料，极有或许掀起一场席卷全球的颠覆性新技术新产业革新。 石墨烯的制备上，多晶薄膜有望未来1-2年内完成产业化使用，单晶石墨烯工业组成办法仍未找到，因而间隔产业化还很悠远。低成本的使用氧化还原法出产石墨烯粉体，一起可以使用CVD法出产出层数可控、大面积的石墨烯薄膜是未来研究要点，也是推进职业开展的要害点。而在使用层面，未来被看好的范畴是锂离子电池、柔性显现、太阳能电池和超级电容器。

近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。 日前，在深圳举行的第十九届我国世界高新技能效果交易会上，石墨烯作为独具特色的新材料再次引起人们的重视，成为这个国内最大规划、最具影响力的科技展会上一个耀眼的“明星”。石墨烯到底有哪些奇特之处，能为人们带来什么惊喜?记者采访了相关专家。 人类正行进在以硅为首要物质载体的信息年代，下一个量子年代，石墨烯很或许锋芒毕露 和金刚石相同，石墨是碳元素的一种存在方式。风趣的是，因为原子结构不同，金刚石是地球上自然界最坚固的东西，石墨则成了最软的矿藏之一，常做成石墨棒和铅笔芯。 科学家介绍说，石墨烯是从石墨材料中剥离出来，只由一层碳原子构成、按蜂窝状六边形摆放的平面晶体。浅显地讲，石墨烯就是单层石墨。一块厚1毫米的石墨大约包括300万层石墨烯;铅笔在纸上悄悄划过，留下的痕迹就或许是好多层石墨烯。 这种只要一个原子厚度的二维材料，一向被以为是假定性的结构，无法独自安稳存在。直至2004年，两位英国科学家成功地从石墨中别离出石墨烯，证明了其可以独自存在，并因而一起获得2010年诺贝尔物理学奖。 据我国电科55所所长、微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室主任高涛博士介绍，石墨烯共同的结构让它具有更导电、更传热、更坚固、更透光等优异的电学、热学、力学、光学等方面的功能。轻浮、强韧、导电、导热……石墨烯这些特性赋予人们许多幻想空间。 石墨烯的特色首先是薄，可谓现在世界上最薄的材料，只要一个原子那么厚，约0.3纳米，是一张A4纸厚度的十万分之一、一根头发丝的五十万分之一。与此一起，石墨烯比金刚石更硬，透光率高达97.7%，是世界上最坚固又最薄的纳米材料。 一起，它又能导电。石墨烯的电子运转速度达1000千米/秒，是光速的1/300，十分合适制造下一代超高频电子器材。石墨烯仍是传导热量的高手，比最能导热的银还要强10倍。 石墨烯的特性，也体现得很“好玩”。比方当一滴水在石墨烯表面翻滚时，石墨烯能敏锐地“察觉”到纤细的运动，并发生继续的电流。这种特性给科学家供给了一种新思路——从水的活动中获取电能。比方，在雨天可以用涂有石墨烯的雨伞进行发电，或许可以做成活络的传感器材等。 “人类阅历了石器、陶器、铜器、铁器年代，正行进在以硅为首要物质载体的信息年代;而下一个量子年代哪种材料将锋芒毕露呢?很或许是石墨烯。”浙江大学高分子科学与工程学系教授高明说。 未来电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢 因为石墨烯的奇特功能，加上制备简洁、研讨视角多维，其运用潜力巨大、适用职业广大，成为抢眼的材料“新星”一点不古怪。石墨烯从发现到现在仅10余年的时刻，已获得了许多令人震慑的研讨效果，称得上是人类历史上从发现到运用最快的材料。 高明说，从材料化学视点看，石墨烯会带来资源、环境、化工、材料、动力、传感、交通机械、光电信息、健康智能、航空航天等范畴的改动或革新。我国石墨矿储量丰厚，约占全世界的75%，其高效开发将引起碳资源及我国大资源战略的新定位、新考虑、新规划。 石墨烯的工业化出产则将促进化工、机械、智造、自控等职业的技能前进。石墨烯的增加可以发生多功能复合材料，用来制造高功能电池、电容器。石墨烯传感器可以在生物检测、光电勘探方面大显神通，石墨烯及其它二维材料的异质叠合材料可制造高功能晶体管。 可以说，石墨烯技能将对咱们的吃、穿、住、行、用、玩都发生影响。石墨烯复合膜阻氧阻水功能好，可前进食物保质期;石墨烯纤维可制成发热服饰和医疗保健用品;石墨烯电热膜电热转化效率高，可逐渐替代暖气供热;石墨烯系列材料可用于轿车、火车等交通工具，石墨烯导热膜可用于手机高效散热…… 石墨烯另一个被寄予厚望的运用范畴是电能贮存。它的优势在于充电速度快，并且可以重复运用几万次。但现在石墨烯存储的电量不如电池多，还无法存储足够多的电能。未来，跟着充电设备的日益完善和相关技能的前进，电动轿车运用石墨烯电池，花两三分钟就或许把电充溢。 我国电科55所微波毫米波单片集成和模块电路要点试验室副主任孔月婵博士介绍说，石墨烯的电子运转速度是硅的十倍，由石墨烯制造的高频器材理论上作业频率可以到达硅的十倍乃至上百倍。石墨烯引发的技能很或许从人们常见的小小芯片开端。 此外，科研人员已完结柔性衬底晶体管的研发，正在测验柔性通讯电路的研发。未来不管是可以折叠的显现屏幕，仍是可以植入人体的可穿戴设备，都或许靠这样的石墨烯器材来完成。 高涛以为，即便在试验室条件下，石墨烯的奇特功能仍然没有彻底释放出来。因为技能层面还存在着不少应战，真实大面积运用还有很长的路要走。但经过加强需求和研讨的结合，不断在石墨烯材料的制备和器材研发方面获得重要打破，发明更多更新更具颠覆性的运用，石墨烯这种新一代战略性新式材料将会极大改动人们的生发日子。 国内石墨烯研讨与国外底子同步，有望在不久的将来构成石墨烯工业 石墨烯一向是世界上的研讨热门，并在不断升温。近几年来，全球石墨烯相关的论文和发明专利简直呈指数式增加，不只各类优异的物理化学功能被猜测、证明，并且由此生宣布许多详细的研讨方向。 据了解，许多国家正在抢夺石墨烯技能的制高点。欧盟石墨烯旗舰方案以石墨烯传感为首要研讨方向，美国正在测验使用石墨烯完成通讯的柔性化并获得了明显的效果，韩国继续支撑石墨烯柔性显现的研讨并制备出了演示产品。 高涛说，整体来讲，世界上石墨烯各项优异功能正逐渐从试验室研讨向产品运用过渡，一起一些潜在的功能或运用还在不断被开掘。但这个工程化是一个长时间而困难的进程，给我国完成赶超世界水平、占据技能制高点带来了绝好的机会。 高明以为，现在国内石墨烯研讨与国外底子同步，一些方面有原创和引领性效果。国内研讨侧重化学和材料，国外更偏机理和器材。国内石墨烯的研讨在理论研讨方面可说是已完成与世界先进水平“并跑”，论文、专利不管数量仍是质量都具有很强的世界竞争力。到2016年3月，我国石墨烯的专利总数占全世界的56%。与此一起，国家赞助了很多有关石墨烯的基础研讨项目，开始构成了政府、科研机构和厂商协同立异的产学研协作对接机制。 例如，清华大学开宣布米级石墨烯单晶薄膜的快速制备技能;我国电科55所研宣布了世界上最快的柔性石墨烯晶体管;浙江大学纳米高分子团队则经过近十年研讨，开宣布了石墨烯纤维、石墨烯接连拼装膜、石墨烯超轻气凝胶及石墨烯无纺布等。 受访专家指出，各个方向不断呈现令人惊喜的研讨效果，让人们对石墨烯的未来充溢等待。但整体来讲，石墨烯技能成熟度还比较低。关于石墨烯的开展，其限制要素或许说难点，首要在材料制备技能、全新规划理念和二维控制技能等方面。其间，高品质、大批量的石墨烯质料问题暂时没有底子处理，还需要进行很多技能攻关。有些技能如单层氧化石墨烯、石墨烯单晶等在试验室制备成功了，但完成工程化、接连性、低成本、高效安稳制备还有较长的路要走。只要真实高品质的石墨烯量产了，颠覆性运用才会呈现。 不过科学家们也比较达观，近两年石墨烯的可控低成本制备技能已获得了打破性开展，有望在不久的将来构成石墨烯工业。

深圳市来历新材料科技有限公司、秦皇岛市太极环纳米制品有限公司选用智能制作新技能，干法机械剥离石墨烯。并以机械石墨烯为首要新材料制成正极，以涂层金属锂为负极，组成锂烯电池，通过一千屡次循环，成果证明，比容量初始最高可达1800mAh/g，100次时稳定在1200mAh/g以上，约等于一般锂电池的4~5倍，至200次时稳定在1100mAh/g，400次一向到600次也一向稳定在1000mAh/g以上，至700至800次，都是在900mAh/g以上，至1100次时，也还有700mAh/g以上的比容量，也还比一般的锂电池高出两三倍。是行业界石墨烯基锂电池研制以来最好的数据。 “千呼万唤始出来”的石墨烯锂电池，是怎么面世的呢?原因是中国人自己的一个科学发现导致了一个范畴的技能。这就是落地发作的多边应力连动的二次加力，这一力学原理带来了智能制作的创意，发作了Gpa级的超高能冲击式球磨纳米技能，见图2，原因是选用原创的干法机械剥离石墨烯(以下简称机械烯)技能。 干法机械烯的特点是：石墨层间的碱金属不丢失、密度大、表面缺点多、与金属片可衔接成千层饼结构，多层层叠后微孔大增，所以容量高、效率高、寿命长。从图能够看出石墨烯的层厚散布在0.224-0.952纳米之间，其间40%微片进入量子点尺度，石墨烯外观体现极不规矩。 最大的长处是高性价比。大型机可宏量出产，出产成本仅几毛钱1克，使石墨烯天价落地。 锂烯电池是以石墨烯复合纳米材料制成正极，以涂层金属锂为负极，再运用陶瓷纤维隔阂，滴防燃爆电解液组成，涂层的锂片按捺了锂枝晶的成长，陶瓷纤维隔阂可防止意外的枝晶穿透、防燃爆电解液按捺了起火，爆破的意外发作。 以上是2016年研究成果，本年又有了明显发展，在比容量提升至2700mAh/g以上的一起，也感触到了锂烯电池的能量还有很大的上升空间。 新能源要害是新材料，谁能把握新材料，谁就能执锂电商场之盟主，而机械石墨烯及纳米合金新材料最急需是制备要害技能及要害设备的智能制作渠道。 石墨烯剥离机、纳米磨天磨及机械制备石墨烯全纳米材料电池的量产项目是彻底自主立异的新科学发现、新科学理念、新工艺、新技能、新要害制作设备，推翻人们观念的方法学打破，机器的力学规划合理，多边连动，动能巨大，又节约资源，可将石墨烯剥离，可宏量制作石墨烯，确保新材料的宏量。是配备制作与新能源纳米新材料聚合发力的制作渠道。 此外，咱们在秦皇岛一起启动了收回废物废品制成石墨烯负极，成本可低至几分钱1克，比容量是碳负极的两倍，是环保、新能源、新材料的好项目。希有志同路成为合作伙伴。

据报道，总部位于布里斯班的能源技术公司LWP Technologies Limited宣布将投资于具有开创意义的铝-石墨烯合成与电池制造技术，收购三项“准专利”，准备推动新技术的营销、专利授权与商业化。俄籍澳洲科学家及发明家VictorVolkov发明的颠覆性电池技术已经完成国际实验室测试，这种名为“铝-石墨烯-氧”合成电池较锂电池的性能更是优越。石墨烯产品将较早在电池领域迎来产业化曙光，国内石墨烯相关公司将迎来产业化良机。　　　　新技术将首先应用在电池制造领域。电动汽车制造商与电池供应商正投资数亿用于锂电池研发，希望获得更高储能表现，并减少充电时间，但锂电子技术进步十分有限。并且，尽管锂电池需求前景广阔，锂电池表现不稳定且存易燃爆风险是共识。相比之下，石墨烯技术的能源密度要高于锂电池，且应用范围更广。

众所周知石墨烯具有高导电性、高导热性、高比表面积、高强度和刚度等诸多优良特性，在储能、光电器件、化学催化等诸多领域获得了广泛的应用。 锂离子电池是迄今为止能量比最高的二次电池，但是应用于如新能源汽车时需要进一步提高其能量比。石墨烯的出现为锂离子电池高性能的突破带来了可能，从而为高容量、高倍率、长寿命的锂离子电池材料的研究掀起新一轮的研究热潮。 目前石墨烯在锂电池方面的研究主要分两块 一是在传统锂电池上进行应用，目的是改进、提升锂电池的性能，这类电池不会产生颠覆性的影响; 二是依据石墨烯制造一个新体系的电池，它是一个崭新系列的，在性能上是颠覆性的，称作“超级电池”。 石墨烯在正极材料中的应用 锂电池的正极材料例如常用LiCoO2、LiMn2O4和LiFePO4都是不良的电子导体，它们的电导率分别为10-4、10-6和10-9Scm-1。在目前现有的锂离子电池体系中，电池使用的正负极材料本身具有较低的离子与电子电导率，这是影响和限制锂电池充放电循环和倍率性能的主要因素。所以为了充放电过程中充分有效利用正极材料同时能提高电池的倍率性能，要在正极材料中加入导电剂，传统的导电剂一般是石墨。而石墨烯本身具有非常高的电子传导率，用石墨烯作为导电添加剂是其在锂电池中最直接，也是最广泛的应用。 石墨烯作为导电剂的问题 对于石墨烯导电剂的实际应用，需要综合考虑石墨烯对电子电导的“面-点”促进作用和对离子传导的“位阻效应”;针对导电剂用量和最终电池的能量/功率密度综合考虑设计电极的厚度。对于LFP体系的锂离子电池，由于石墨烯对锂离子传输的影响非常强，所以需要特别注意电极的厚度。 石墨烯在负极材料中的应用 目前锂电池常用的负极材料是石墨，用石墨烯作负极材料的优势有： 石墨烯导电性能好，耐腐蚀，用作负极材料可以增强活性物质与集流体的导电性; 石墨烯片层作为单层二维结构，原则上不存在体积膨胀，所以结构稳定，充放电快，循环性能好; 纳米颗粒原位法合成于石墨烯表面形成基复合材料，通过控制其生长颗粒的尺寸，从而缩短锂离子和电子扩散距离，改善材料的倍率性能; 纳米颗粒均匀覆盖在石墨烯表面，一定程度能够防止石墨烯片层的聚合和电解质浸入石墨烯片层，导致电极材料失效。 石墨烯直接用作负极材料存在的问题 石墨烯由于尺寸小并且具有很高的比表面积，容易与电解液发生反应生成大量的SEI膜，造成大量不可逆容量的损失。 石墨烯在电极循环中容易发生团聚，并且由于范德华力导致团聚不可逆，导致嵌锂困难，电池容量衰减。 石墨烯在制备过程中容易发生再堆叠，对分散和干燥条件要求苛刻，导致成本增加。 石墨烯材料在电池负极材料的应用中表现为首次效率低，循环性能差等问题还未能解决。 当前石墨烯复合材料在锂电池的应用成为研究热门，如何完善高质量石墨烯的制备技术，寻找出一种可控、大规模的石墨烯制备方法，并制备出性能优异的石墨烯基复合材料，是当前研究的重点。若石墨烯基电极材料在高能量密度、高功率密度要求的动力锂离子电池领域获得应用，必将大大提升动力电池的综合性能，推动电动车、电动工具等领域的发展。

我们都知道石墨烯这个材质是用于新材料电池的研发当中，不过目前国外科学家却利用石墨烯材质打造世界最强人造材料。现在，科学家已经用它来创造一种比过去更坚固、更防水和更环保的新型混凝土。为了制造出这种混凝土，英国埃克塞特大学的一个团队设计了一种技术，将石墨烯片悬浮在水中，然后将水与传统混凝土成分混合。据报道该工艺价格低廉，并且符合现代大规模生产要求。石墨烯不仅用于电池还将用于混凝土设计 经测试，加入石墨烯的混凝土与普通混凝土相比，抗压强度提高了146%，抗弯拉强度提高了79.5%，渗水率降低了近400%。这种材料符合英国和欧洲建筑标准。增加的强度和耐水性应该允许用混凝土制造的结构持续更长的时间。这意味着它们不需要经常更换-混凝土中使用的水泥的生产是二氧化碳排放的主要来源。 另外，据报道在混凝土中掺入石墨烯可以减少约50%的其他材料，包括水泥。科学家们表示，这个因素应该导致在生产每吨混凝土时二氧化碳排放量减少446千克。

方大集团在国内率先研制成功太阳能光电幕墙江西方大新型铝业有限公司我国在建筑幕墙领域的一项重要科研成果得到应用，在日前召开的方大集团节能幕墙技术研讨会上，方大集团展示了一系列自主研制开发的新型节能环保幕墙产品，国内首幢光电幕墙工程的诞生引起了与会专家、学者的关注。位于深圳高新技术产业园区的方大集团科技中心大厦工程采用的光电幕墙有效面积93.8平方米，设计峰值发电功率10.3千瓦，建筑标高97米，是我国靠前幢光电幕墙建筑。我国知名建筑大师周庆琳、李铭陶等参加了此次研讨会。与会的还有深圳市科技局、经贸局的有关领导和中国建筑设计研究院、北京市建筑设计研究院、深圳市节能协会、深圳市建材协会、深圳市建筑设计总院等有关专家。与会专家听取了方大节能幕墙技术报告，并实地考察了方大集团的太阳能光电幕墙工程。方大集团在节能环保建材领域取得的显著成果得到了与会专家的一致好评。方大集团近年来致力于节能环保绿色建材的研制开发工作，先后推出了各类新型节能幕墙产品20余项。该公司在2000年承建的国家会计学院幕墙工程中就在国内首次推出了双层幕墙产品，该产品经过国家建筑质量监督检测中心现场检测，隔热性能达到了1.0W/m2K，大大优于传统幕墙，节能效果十分显著。近年来，方大集团跟踪国际幕墙行业发展方向，积极开展太阳能光电幕墙研制工作，先后与上海交通大学、台湾东城科技、德国Solarnova公司等国内外科研机构、企业合作，成功开发出了拥有自主知识产权的太阳能光电幕墙产品，并在方大集团科技中心大厦中首次应用。太阳能光电幕墙集合了光伏发电技术和幕墙技术，是一种高科技产品，代表着国际上建筑光伏一体化技术的较新发展方向。它充分利用建筑物的表面和空间，把传统幕墙试图屏蔽在建筑物外的太阳能转化成对人们有益的电能，节省了对地球珍贵化石类能源的消耗，降低了对环境的污染，同时为现代建筑提供一种新的美学装饰效果。光电幕墙正以全新的绿色建材姿态，迅速的在发达国家推广开来。建筑大师、2008年北京奥运会场馆规划负责人李铭陶在研讨会上介绍，借鉴2000年悉尼奥运会的经验，太阳能发电在2008年的北京奥运会上将得到大面积应用，而以光电幕墙为代表的建筑光伏一体化技术以其优异的性能，必将大放异彩。

石墨烯从其诞生至今不过10年光景。2004年为石墨烯科学研究的萌芽阶段，随后即进入快速成长阶段;从2008年开始，尤其是在2010年石墨烯发明者获得了诺贝尔奖之后，关于石墨烯的基础科研工作开展得如火如荼。 下文从专利分布、研究机构分布、研究领域分布和主要研究成果等方面梳理目前石墨烯的基础科研动向。 一、专利分布 目前全球共有超过200个机构和1000多名研究人员从事石墨烯技术的开发和研究，其中包括三星、IBM等科技巨头。我们通过最近几年的专利申请情况对目前石墨烯的研究进展进行概览。从专利申请总量来看，2010年以来全球石墨烯专利申请总量呈爆发式增长;2012年全球石墨烯专利申请量已经达到3500个，可见目前全球范围内正在掀起石墨烯研究与开发的高潮。 从石墨烯专利申请国别分布来看，2013年全球石墨烯专利申请量最大的是中国，其次为美国、韩国和日本。在石墨烯相关论文方面，欧盟排名第一，2013年共发表了7800篇论文;就国别而论，依然是中国排名第一，共发表了6649篇论文。 总体而言，目前中国已经处在石墨烯研究的前沿阵地;但是，从研究深度和创新性而言，非常核心的技术和创新性技术中国仍未掌握。二、研究机构分布 从事石墨烯研究的机构比较广泛，包括学术研究机构、企业、个人和政府层面。比较普遍的研究模式是学术研究机构与企业的合作，例如韩国三星与韩国成均馆大学合作对石墨烯的制备基础方法和应用开展研究。 从研究机构专利数量口径看，在前十名中，有4家机构来自韩国，4家来自中国，2家来自美国。并且，6家机构都是科研院所或独立科研机构，4家为企业。其中，专利数量最多的是韩国三星电子，其专利申请数量为210个，占全球总量的7.3%，其研究范围涵盖了石墨烯制备方法和在显示屏、锂电池领域的应用;其次为韩国成均馆大学、浙江大学、IBM、清华大学等。三、研究领域分布 从石墨烯研究领域分布看，全球研究热点主要在材料的导电性、导热性、石墨烯的制备研究、纳米材料研究等。 中国石墨烯研究热点主要分布石墨烯纳米复合材料、石墨烯制备、石墨烯电极等方向。我们统计了前20位主要研究机构的重点研究领域，发现研究热点分布于：(1)复合材料;(2)碳纳米管;(3)电容器;(4)传感器;(5)晶体管;(6)透明电极;(7)锂电池;(8)燃料电池。上述研究大多属于石墨烯应用，而关于石墨烯的制备改进工艺或者大规模量产石墨烯的基础研究非常少。 四、最新研究成果 在石墨烯制备方面，最新的研究成果是在生成单晶石墨烯的方法上，目前有两种方法已经能获得直径约为1mm的单晶石墨烯和直径为25px的单晶石墨烯，但是这两种方法各有优劣。 在石墨烯应用方面，最新的研究成果包括把作为光敏元件(PD)的光增益提高到了原来的约1000倍、提高柔性湿度传感器的响应时间等。在锂电池、半导体、传感器、无线通讯、电容器、电子元件、海水淡化等多个领域都有重大突破。 在众多最新研究成果中，属于中国研究机构的成果依然稀少，印证了前文中我们提到的，虽然中国在专利申请和论文发表方面在国际领先，但是在真正的研究前沿方面距离美国、日本和韩国等国家仍有一定差距。

据台湾媒体的最新报道，台湾研究团队在经过三年努力之后终于发现了一种完全取自自然的无毒无害电池。报道称，成功大学材料系洪飞义和吕传盛两名教授所带领的团队经过三年研发，终于利用蛇纹石制成了“天然矿电池”。天然矿电池实际上以蛇纹石硅酸盐矿物群为主要材料(内含有镁、铁、硅等成份)，其本身就带有少许电容量15mAh/g，然而研发团队将天然蛇纹石磨成粉末进一步硫化处理，改质获得硫化硅酸镁粉末，粉体经电池组装后确认具有正极材料充放电特性，且电池性能大幅提高4倍达到60mAh/g。洪飞义教授还特别指出，蛇纹石硫化后不仅可做为电池正极，也可以碳化导入电池负极。团队将蛇纹石磨成粉与果糖搅拌，再高温氧化烧结制成碳化硅酸镁粉，较现今常态使用的石墨负极还优异。 蛇纹石藏量多，价格亲民，既使经过硫化处理也无毒性，废电池回收没有环保问题。碳化后用于负极也比目前全球采用石油提炼的石墨负极更具环保，矿电池成本将远比石墨烯电池来得更低、性能更好，而且还环保，如果真的如洪教授所言，小编感觉这新型电池要是不火也没啥道理了。