前言

人类经济社会的发展无可避免需要石油、煤炭、天然气等不可再生资源的支撑，带来经济效益的同时伴随着空气污染、地质灾害、水质破坏等一系列副作用。如何减少不可再生能源的开发并开发新型无污染能源已成为当今社会生产过程中迫在眉睫的问题。

太阳能作为取之不尽用之不竭的优质能源，合理利用实现能量转换投放生产是一大利事。本文就先进陶瓷这一新型材料迄今为止在太阳能热发电系统中的应用实例做部分介绍：

1.可将光热电站中定日镜固定成本下降20%的陶瓷片成功研制

成都捷扬电力器件有限公司凭借多年电力器件产品的生产和研发，成功研制出槽式、塔式、蝶式等多种光热技术路线均适用的反射镜陶瓷片。

这种反射镜陶瓷片的主要成分为滑石瓷，其在塔式、蝶式定日镜与槽式集热器中起到的主要作用在于安装固定（以往大都采用金属背板来作为反射镜与定日镜/集热器支架之间的固定层）。

图：使用金属背板进行固定

由于光热电站整个生产安装过程不仅需要配备模具及专业的冲压设备，还要对背板额外进行酸洗、镀锌等多个加工步骤。

再加上背板与反射镜之间的连接还需要对背板进行涂胶，用胶量也很大，因此生产出来的背板还极易遭受周围恶劣环境的影响而加快氧化和腐蚀。

如在西北酸碱较重的地区长期使用，铁板、铝板都会造成氧化，时间久了更是对银层、油漆、硅胶也有影响。

图：使用陶瓷片进行固定

但是陶瓷片的使用有效规避了上述问题：使用陶瓷片组装时只需要几个点就可以固定，不需要像金属背板占据那么大的面积，依靠机械手粘接非常方便，在提高了安装效率的同时，成本也大大降低。

产品品质上除了具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀的特点之外，根据测算，使用陶瓷片替代金属背板进行定日镜/集热器的安装工作，更是能在固定这一环节达到至少20%的成本节省空间。

据悉，该产品目前已与国内外大量反射镜厂家及能源公司达成了合作关系，并且在部分项目上已经得到了商业化使用。

2.以陶瓷颗粒为传储热介质的塔式光热技术将首获实践应用

德国航空航天中心（DLR）的研究人员正与国际伙伴合作共同研发欧盟项目——用于柔性能源系统的高存储密度光热发电项目（HiFlex），该项目采用陶瓷颗粒作为传储热介质塔式太阳能光热发电技术，使用DLR吸热器作为塔式光热发电试点项目的核心组件，为全球最大的面食生产商Barilla提供不间断可调度能源。

据悉，DLR吸热器于2021年交付意大利后，该太阳能光热发电项目将开始运行。

据了解，塔式太阳能光热发电项目是先导系统的核心。大约有500面可移动的定日镜将太阳光集中聚焦到吸热塔顶部的吸热器上，加热吸热介质；

该吸热器使用的介质是直径仅为1毫米的陶瓷颗粒，将陶瓷颗粒加热到1000℃的温度后，再将高温颗粒储存在一个隔热的储罐中。

当需要时用电或用热，就将用颗粒陶瓷储存的热量产生蒸汽，用于发电或工业过程加热。

这种存储方式意味着光热电站可以在夜间提供能量。一旦陶瓷颗粒释放出热能并冷却下来后，它们就被转移到第二个储罐里，输送到吸热器进行重新加热。

并且以陶瓷颗粒形式存储多余的能量还可以改善电网的稳定性并补偿电源波动；与电池存储电相比，陶瓷颗粒存储热量的成本和效率都要高得多。

3.科学家利用陶瓷金属复合材料板材降低太阳能发电成本

为了缩小太阳能发电与化石燃料发电的成本竞争，美国普渡大学开发了一种新的材料和制造工艺，可以将太阳能储存为热能，更有效地发电。这种材料叫陶瓷-金属复合材料板材，由陶瓷碳化锆和金属钨制成。

研发这种材料的价值在于：正常集中式太阳能发电厂通过使用镜子或透镜将太阳能转化为电能，将大量光线集中到一个小区域，从而产生热量传递给熔盐。

然后将来自熔融盐的热量转移到“工作”流体，超临界二氧化碳，其膨胀并用于旋转涡轮机以产生电力。为了使太阳能电力更便宜，涡轮发动机就需要更多的热量产生电力。

而将热量从热熔融盐传递到工作流体的热交换器，目前由不锈钢或镍基合金制成，这些合金在所需的较高温度和超临界二氧化碳的高压下变得太软。

据悉，陶瓷-金属复合材料板材可以定制成能够成功承受生成所需的高温，高压超临界二氧化碳电力比今天的换热器更有效率，且成本更低。

随着技术完善，最终，这项技术将允许可再生太阳能大规模渗透到电网中，大量减少化学电力生产中的二氧化碳。