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半透明有機光伏電池具有柔性、質(zhì)輕、無毒、顏色與透明度可調(diào)、 可采用大面積印刷制備、在全方位入射角且弱光環(huán)境下仍保持高 效率等特性，在便攜式可穿戴電子器件、可充電軍用帳篷、汽車及建筑玻璃等領(lǐng)域具有巨大的應(yīng)用潛力。華南理工大學(xué)發(fā)光材料 與器件國家重點實驗室自主研發(fā)了基于酰亞胺功能化苯并三氮唑、 萘二并噻二唑單元的聚合物半導(dǎo)體材料體系，在實驗室小面積有機光伏器件的能量轉(zhuǎn)換效率達到18%，在世界范圍內(nèi)率先實現(xiàn)了驗證效率超過12%的 1 平方厘米面積的聚合物太陽電池。大面積模組器件效率也超過了 12%，多次刷新國際權(quán)威第三方檢測機構(gòu)認證的同類器件的最高效率，達到國際領(lǐng)先水平。 

在雙碳政策的背景下，近年來光伏裝機量不斷攀升，但太陽能資源自身波動性及隨機性特點使其發(fā)電過程中的驟升或驟降現(xiàn)象對電力系統(tǒng)的合理調(diào)控和有效調(diào)度帶來困難，容易造成棄光現(xiàn)象的發(fā)生。準確預(yù)測光伏發(fā)電功率可以使電力調(diào)度部門及時調(diào)整調(diào)度計劃，提高電網(wǎng)運行的經(jīng)濟性和穩(wěn)定性，促進新能源消納。預(yù)測的結(jié)果精度與其時間尺度具有強相關(guān)性，因而對于光伏場站而言，分鐘級的出力預(yù)報信息具有較高的參考價值。 光伏發(fā)電功率預(yù)測是基于光伏電力不穩(wěn)定性特征和電力系統(tǒng)實時平衡要求矛盾而產(chǎn)生的一種需求。超短期內(nèi)光伏輸出功率爬坡主要由云團對太陽輻射無規(guī)律的遮擋造成，該遮擋過程難以量化，對超短期內(nèi)光伏輸出爬坡預(yù)測造成了很大的困難。 為量化云團對太陽輻射的遮擋過程，本課題利用天空成像儀獲取云團參數(shù)（云高，云速，云團形狀），云高方面：基于雙目視覺原理，采用兩臺全天空成像儀捕捉天空圖片，根據(jù)雙目攝像機視差及其幾何關(guān)系反向推算得出云團高度；云速方面，結(jié)合單攝像機拍攝的連續(xù)天空圖像計算得到云團的運動速度矢量；云團形狀方面：利用圖像畸變矯正技術(shù)，結(jié)合云高信息，可獲取云團形狀信息。根據(jù)上述云團物理信息，默認云團運動狀態(tài)短期內(nèi)保持恒定，對未來15分鐘內(nèi)云團運動軌跡進行刻畫，再通過天文算法計算得到的太陽方位，推算得出當前云團狀況下未來15分鐘地面陰影的變化情況，以此判斷光伏板的遮擋情況。后根據(jù)云團厚度情況判斷其對太陽光的遮擋率大小，以其為依據(jù)對理論計算出的太陽輻照數(shù)據(jù)進行削減修正，由此完成未來15分鐘內(nèi)的分鐘級超短期光伏功率變化預(yù)測。 本方法相比于基于衛(wèi)星云圖的數(shù)值天氣預(yù)報，觀測設(shè)備僅需兩臺全天空成像儀，安裝更為靈活且兼具更優(yōu)的性價比；設(shè)備還具備更高的時空分辨率，因而可以實現(xiàn)云團的精細觀測，從而可完成更高精度的預(yù)測任務(wù)，預(yù)測結(jié)果具備更高的準確性。 創(chuàng)新點 1、開發(fā)出一種基于雙目視覺原理及圖像處理技術(shù)的云團多尺度信息獲取方法。 2、開發(fā)出一種基于云團透射率和地面陰影軌跡預(yù)測的光伏場站出力分鐘級預(yù)測方法。 市場前景 隨著全球加快應(yīng)對氣候變化，光伏市場需求持續(xù)增加，數(shù)據(jù)顯示，我國光伏行業(yè)在2021年繼續(xù)高歌猛進，光伏新增裝機創(chuàng)歷史新高，達到54.88GW。未來十幾年，中國太陽能裝機容量的復(fù)合增長率將高達25%以上。根據(jù)光伏發(fā)電行業(yè)國家政策規(guī)劃，未來將著力推進光伏基地化開發(fā)、分布式化開發(fā)以及綜合水風(fēng)光的綜合基地開發(fā)。 無論是以沙漠、戈壁、荒漠地區(qū)為重點的大型風(fēng)電光伏基地開發(fā)，還是整縣屋頂分布式光伏試點的組織開展，或是綜合多種發(fā)電手段的新能源大規(guī)模發(fā)展，都需要準確的光伏發(fā)電功率預(yù)測為電網(wǎng)調(diào)度提供參考與保護。預(yù)測精度直接影響著電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，更會影響所有市場參與者的經(jīng)濟收益。據(jù)統(tǒng)計，2019年，我國發(fā)電功率預(yù)測市場的規(guī)模為6.34億元，預(yù)計2019年至2024年市場年均復(fù)合增速為16.2%，預(yù)計2024年光伏發(fā)電功率預(yù)測市場規(guī)模將增加至6.51億元。從中可以看出，光伏出力預(yù)測具備廣闊的市場前景。 本成果可實現(xiàn)霧霾、多云等極端天氣下的分鐘級光伏出力預(yù)報，滿足對電網(wǎng)調(diào)度及運營管理的需求同時兼具精度與成本優(yōu)勢。未來，隨著新能源信息化應(yīng)用環(huán)節(jié)的增加以及應(yīng)用對象的轉(zhuǎn)變，類似光伏功率預(yù)測等信息化服務(wù)將成為主要需求，光伏出力預(yù)測技術(shù)的應(yīng)用規(guī)模將持續(xù)擴大，滲透率也將繼續(xù)加深。 應(yīng)用案例 本成果已應(yīng)用于中國長江三峽集團有限公司聯(lián)合華北電力大學(xué)和北京四方繼保自動化股份有限公司研發(fā)的面向大規(guī)模并網(wǎng)友好型風(fēng)光儲場站群智慧運維系統(tǒng)。該系統(tǒng)依托于三峽集團烏蘭察布新一代電網(wǎng)友好綠色電站示范項目（項目總裝機：風(fēng)電170萬千瓦、光伏發(fā)電30萬千瓦、配套建設(shè)55萬千瓦儲能系統(tǒng)），在電站現(xiàn)場部署了兩臺天空成像儀，并配備了集實時3d天空云團、電站精細模型、氣象站數(shù)據(jù)、電站實時發(fā)電功率、超短期功率預(yù)測等于一體的數(shù)字孿生3d可視化系統(tǒng)，極大提高了電站智慧運維的便捷性。

太陽能光伏光熱聯(lián)用技術(shù)就是將單一的光伏組件和太陽能集熱器有機結(jié)合起來，光伏組件即作為光電轉(zhuǎn)換裝置，又作為集熱器的吸熱體，同時將太陽能轉(zhuǎn)換成熱能和電能，從而實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，以提高太陽能的綜合利用率。光伏/光熱集熱器(photovoltaic thermal collector，簡寫為PV/T集熱器)與傳統(tǒng)獨立的光伏系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)相比，具有1、提高了太陽能的綜合利用率；2、它可以共用一些組件，從而降低了系統(tǒng)的成本；3、減少了需要的安裝面積，有利于建筑的美觀。

1. 痛點問題 光伏太陽能發(fā)電是實現(xiàn)雙碳目標的重要途徑。目前主流的光伏發(fā)電技術(shù)采用的是晶硅太陽能電池，但是它仍然存在著多種問題。主要包括效率還有待進一步提高；光電轉(zhuǎn)換效率受光照強度影響大（光照較弱的時候幾乎不發(fā)電）；有傾斜角要求不適合用于立面；不便用于需要透光的場合如窗戶等。 2. 解決方案 鈣鈦礦太陽能電池是新一代光伏發(fā)電技術(shù)的典型代表。鈣鈦礦是一類帶隙可調(diào)的材料，因而可以用來制備效率更高的疊層太陽能電池。作為直接帶隙材料，鈣鈦礦光吸收系數(shù)高，光電轉(zhuǎn)換效率不受光照強度影響，而且可以利用散射光發(fā)電，因此鈣鈦礦太陽能電池安裝沒有傾斜角要求。此外，還可以制備半透明的鈣鈦礦太陽能電池。基于鈣鈦礦太陽能電池的這些特點，可以開發(fā)多種形式的太陽能電池新應(yīng)用場景。本實驗室開發(fā)了真空蒸發(fā)制備高效率鈣鈦礦太陽能電池的新工藝，并且通過多種方法大幅度提高了鈣鈦礦太陽能電池的穩(wěn)定性，結(jié)合鈣鈦礦太陽能電池的特點可開發(fā)多種應(yīng)用場景的太陽能光伏電池產(chǎn)品。 合作需求 可行的需求包括： 1、中試驗證和連續(xù)化生產(chǎn)線需要場地約800平方米，購置相關(guān)的設(shè)備需要資金約2000萬元。 2、從事光伏發(fā)電和清潔能源相關(guān)的企業(yè)，可開展合作技術(shù)開發(fā)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓。

該成果可更細致的反應(yīng)光伏組件戶外輸出性能，所研制的光伏組件戶外特性測試平臺，使光伏組件長期工作于戶外環(huán)境下，實時監(jiān)測其輸出特性，并積累測量數(shù)據(jù)，以評估組件長期工作于戶外環(huán)境下的輸出性能，便于電站設(shè)計人員針對具體環(huán)境，選用更合理的光伏組件建設(shè)光伏系統(tǒng)。也為組件生產(chǎn)商和科研實驗工作提供了更好的保障與技術(shù)支持。

成果簡介本逆變器可以將太陽能電池組件接收到的太陽輻照能量逆變成和電網(wǎng)同頻同相的正弦交流電直接并入到電網(wǎng)， 具體分為單相和三相兩種逆變器。 逆變器具有最大功率點跟蹤、 反孤島效應(yīng)功能以及完善的保護功能。成熟程度和所需建設(shè)條件樣機基本完善， 初步具備了相關(guān)的功能， 后續(xù)需要一定的資金購買設(shè)備以便推出產(chǎn)品。技術(shù)指標基本符合國家標準。市場分析和應(yīng)用前景從國家的中長期發(fā)展規(guī)劃可知， 新能源發(fā)電始終是重中之重， 因

太陽能光伏光熱聯(lián)用技術(shù)就是將單一的光伏組件和太陽能集熱器有機結(jié)合 起來，光伏組件即作為光電轉(zhuǎn)換裝置，又作為集熱器的吸熱體，同時將太陽能轉(zhuǎn) 換成熱能和電能，從而實現(xiàn)熱電聯(lián)產(chǎn)，以提高太陽能的綜合利用率。光伏/光熱集熱器(photovoltaic thermal collector，簡寫為 PV/T 集熱器)與傳統(tǒng)獨立的 光伏系統(tǒng)和集熱系統(tǒng)相比，具有 1、提高了太陽能的綜合利用率;2、它可以共 用一些組件，從而降低了系統(tǒng)的成本;3、減少了需要的安裝面積，有利于建筑 的美觀。

并網(wǎng)逆變器作為太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，對提高太陽能轉(zhuǎn)換效率、輸出高品質(zhì)電能起著關(guān)鍵作用。光伏并網(wǎng)逆變器核心技術(shù)主要包括最大功率跟蹤、直流變換電路、逆變控制技術(shù)和孤島檢測等。光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)直流變換電路提升并穩(wěn)定直流電壓輸出，再通過并網(wǎng)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，利用數(shù)字鎖相技術(shù)和逆變控制技術(shù)，將與電網(wǎng)同頻同相的高品質(zhì)電能饋入電網(wǎng)，為保證并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不危及電網(wǎng)輸電線路安全，孤島檢測技術(shù)能實時檢測系統(tǒng)是否處于孤島狀態(tài)并能停止并網(wǎng)運行。本項目主要利用先進數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)最大功率跟蹤、逆變閉環(huán)控制、孤島檢測及系統(tǒng)保護等，特別在大功率三相并網(wǎng)發(fā)電逆變系統(tǒng)高品質(zhì)輸出的控制技術(shù)及太陽能直流電到輸出電能的高轉(zhuǎn)換率技術(shù)方面有技術(shù)積累。采用自主研發(fā)的控制技術(shù)，使得并網(wǎng)輸出電流總畸變率低，輸出功率因素高且可調(diào)，系統(tǒng)發(fā)電效率高。光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控軟件可實時遠程監(jiān)控多臺并網(wǎng)逆變器工作狀態(tài)，具有記錄、存儲、圖形化顯示系統(tǒng)各項輸出如電壓、電流、饋入電網(wǎng)電能數(shù)量等功能。

并網(wǎng)逆變器作為太陽能光伏并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)的核心組成部分，對提高太陽能轉(zhuǎn)換效率、輸出 高品質(zhì)電能起著關(guān)鍵作用。光伏并網(wǎng)逆變器核心技術(shù)主要包括最大功率跟蹤、直流變換電路、 逆變控制技術(shù)和孤島檢測等。光伏組件將太陽能轉(zhuǎn)化為直流電，經(jīng)直流變換電路提升并穩(wěn)定直 流電壓輸出，再通過并網(wǎng)逆變電路將直流電轉(zhuǎn)化為交流電，利用數(shù)字鎖相技術(shù)和逆變控制技 術(shù)，將與電網(wǎng)同頻同相的高品質(zhì)電能饋入電網(wǎng)，保證并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)不危及電網(wǎng)輸電線路安全， 孤島檢測技術(shù)能實時檢測系統(tǒng)是否處于孤島狀態(tài)并能停止并網(wǎng)運行。 本項目主要利用先進數(shù)字控制技術(shù)實現(xiàn)最大功率跟蹤、逆變閉環(huán)控制、孤島檢測及系統(tǒng)保 護等，特別在大功率三相并網(wǎng)發(fā)電逆變系統(tǒng)高品質(zhì)輸出的控制技術(shù)及太陽能直流電到輸出電能 的高轉(zhuǎn)換率技術(shù)方面有技術(shù)積累。采用自主研發(fā)的控制技術(shù)，使得并網(wǎng)輸出電流總畸變率低， 輸出功率因素高且可調(diào)，系統(tǒng)發(fā)電效率高。光伏并網(wǎng)發(fā)電監(jiān)控軟件可實時遠程監(jiān)控多臺并網(wǎng)逆 變器工作狀態(tài)，具有記錄、存儲、圖形化顯示系統(tǒng)各項輸出如電壓、電流、饋入電網(wǎng)電能數(shù)量 等功能。

增透膜（Anti-reflective coating），又稱減反射膜、抗反射膜，涂敷于材料表面以減少反射。作為光學(xué)涂層，廣泛應(yīng)用于各種光學(xué)器件中。在太陽能光伏玻璃表面涂敷增透膜，可以消除或減少反射，進一步提高光利用率，從而以較低的成本提高發(fā)電量為進一步提高光伏太陽能板的光透過率。設(shè)計了一種TiO2/SiO2/GQDs雙層增透膜結(jié)構(gòu)。此SiO2-TiO2/TiO2-GQDs結(jié)構(gòu)的雙層薄膜厚度為120 nm時，太陽能板上的光透過率由未涂敷的85%增加至95%。接觸角實驗和室外耐沾污實驗測試表明，復(fù)合膜層接觸角為10°，并具有良好的親水性和耐環(huán)境性能。此外，戶外實驗表明，涂覆該薄膜的太陽能電板發(fā)電效率提高6%。由此說明雙層增透膜可有效提高太陽能電池板的光能利用率和使用壽命，可高效利用太陽能。