映雪发电 抵抗极寒：沪研高性能太阳能微电网成功用于南极泰山站

▲利用雪地反光，高效HIT组件的实际发电功率超过设计最大功率

保护南极脆弱的生态环境，我国南极科考站将有望大范围推广风能、太阳能等清洁能源发电。最近，记者从中国科学院上海微系统与信息技术研究所获悉，该所研制的高效双面硅异质结（SHJ）太阳电池，已成功应用于南极泰山站新能源微电网系统，发电功率超过设计最大功率。

▲高效HIT组件搭乘雪龙号运往南极泰山站

随着南极科考被越来越多的国家所重视，保护该地区脆弱的生态环境已成为国际共识。各国科考站在建设和运营过程中对环境保护的要求也越来越严格，清洁能源是未来极地能源的发展方向。

▲安装在南极雪地上的高效HIT微电网

南极泰山站位于南极内陆伊丽莎白公主地，海拔2621米，考察站站区年平均温度-36.6℃,年最低气温-64℃，常年刮着8级以上大风。除了气温低，南极地区的太阳高度角低、日照弱，且有极昼极夜存在，太阳能利用成为一大难题。中科院微系统所新能源技术中心迎难而上，承担了南极泰山站新能源项目40千瓦光伏发电分系统的研制。

▲双面太阳电池的多种安装方式

“硅异质结太阳电池是一种将成熟硅基太阳能电池技术与新材料结合的新技术。”该中心主任刘正新告诉记者，这种太阳电池的最高转换率超过26%，远超传统硅太阳能电池。该中心已专注该技术十多年，这次泰山站安装的太阳电池是该中心为南极度身定制的，在技术上有多项突破。

▲双面太阳电池发电示意图

针对南极雪地反光强烈，科研人员将太阳电池设计成为双面发电，充分利用雪地反光，以及周围环境的散射光产生电力，使标准条件10千瓦太阳电池在极昼期间的实际最大发电功率达到了10.5千瓦，发电量比常规单晶硅太阳能电池高出约10-30%。

为了适应南极的寒冷气候，科研人员严格按照-70℃的低温环境要求进行设计，同时还增加了组件抗强风的设计。而且，为了便于安装使用，科研人员设计出了多种组件形式——具有高强度特性的玻璃刚性组件，具备可弯曲低重量的轻型柔性组件，以及直接作为便携式充电电源。这些组件甚至可以直接粘贴在集装箱顶或设备顶棚上，可减少占用科考站地面，增加建筑美观，提高科考队员用电便利性。

这套光伏组件于2018年11月搭乘中国“雪龙号”科学考察船，随中国第35次南极考察队从上海出发，一路经历海船、直升机、雪地车、雪橇等交通工具，最终运抵南极泰山站。今年2月1日，首批10千瓦SHJ太阳电池在我国南极泰山站安装成功，并网发电。数据显示，泰山站该发电系统工作稳定、运行良好,整体发电效果突出，成功抵御住了低温、大风、高海拔等恶劣环境。在我国第35次南极考察队离开泰山站之后，该系统仍然持续为泰山站内某科研设备供电。

“这次成功，为以后在南极大规模建设清洁能源系统奠定了基础，将助力我国清洁南极科考站建设。”刘正新说，今年他们还将运送30千瓦组件前往南极，让这种高效的太阳电池为南极科考站带去更多清洁能源。

作者：首席记者 许琦敏
编辑：顾军
责任编辑：张鹏

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