聚光降低光伏成本 商業(yè)化任重道遠

　　發(fā)電成本過(guò)高一直是推廣光伏發(fā)電最大的障礙，人們試圖從原材料、生產(chǎn)工藝乃至運營(yíng)規模等多方面入手解決成本問(wèn)題。研究人員發(fā)現，除了上述因素之外，其實(shí)還可以通過(guò)減少太陽(yáng)能電池片的需求量來(lái)降低電池成本在光伏系統總成本中所占比重，在這條思路的引導下，聚光光伏技術(shù)開(kāi)始浮出水面。

　　聚光技術(shù)助成本降低

　　·多結III-V族化合物電池是主流

　　·聚光技術(shù)使半導體材料需求量大幅下降

　　所謂聚光光伏(CPV)技術(shù)，簡(jiǎn)單地講，就是通過(guò)透鏡將接收到的太陽(yáng)能放大成百上千倍，然后將放大的能量聚焦于效率高、面積小的光伏電池上，其基本原理就跟用放大鏡點(diǎn)著(zhù)火柴的原理一樣。但是，由于聚光之后將在電池表面積聚很多熱量，對于聚光電池尤其是高倍聚光電池而言，散熱效果較差的傳統晶體硅太陽(yáng)能電池并不適用。

　　“聚光光伏技術(shù)采用多結的III-V族化合物電池。”天津藍天太陽(yáng)科技有限公司總經(jīng)理孫彥錚在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，“與晶硅和薄膜電池技術(shù)相比，多結電池具有很多優(yōu)點(diǎn)。首先，多結電池具有寬光譜吸收的特點(diǎn)，從而大大提高轉換效率;其次，多結電池溫度系數小，適合在高溫下工作，因而可以采用高倍聚光技術(shù)，減小電池面積;此外，以相對廉價(jià)的聚光器件替代昂貴的半導體材料，在大規模應用于發(fā)電時(shí)可有效降低成本、降低生產(chǎn)能耗。”記者了解到，晶體硅太陽(yáng)能電池的理論轉換效率大概為26%，多結的III-V 族電池理論轉換率可超過(guò)60%，充分體現了其寬光譜吸收器件的優(yōu)勢。

　　“對多結電池而言，在聚光之后其轉換效率可以從30%增加到38%以上。”三安光電股份有限公司太陽(yáng)能事業(yè)部技術(shù)總監俞容文告訴記者，“聚光倍數的增加也將使太陽(yáng)能電池芯片的材料得到節省，從而使成本得到降低。如果多結電池聚光倍數為1000倍，則所需的芯片面積僅為受光面積的1/1000。經(jīng)測算，1兆瓦的多結聚光太陽(yáng)能電站，其所用的多結半導體材料僅為67克。”

　　將與傳統光伏技術(shù)共存

　　·全球聚光光伏市場(chǎng)具有高速增長(cháng)潛力

　　·中國聚光光伏應用已開(kāi)始起步

　　盡管聚光光伏技術(shù)的研發(fā)歷史已經(jīng)有30多年，但聚光光伏電站的商業(yè)化運營(yíng)目前在全球范圍內仍處于起步階段;在我國，已有多家企業(yè)開(kāi)始嘗試在該領(lǐng)域實(shí)現突破。記者了解到，四川漢龍集團旗下的成都鐘順科技公司已在重慶和西昌建設了聚光光伏電站;由廈門(mén)三安光電在青海格爾木獨立設計、安裝的規模為1兆瓦的示范電站，目前整體設備安裝也已經(jīng)結束。

　　在電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面，我國航天系統、電子科技系統的多個(gè)研究所也在致力于聚光太陽(yáng)能電池芯片的研發(fā)和生產(chǎn)。誘人的產(chǎn)業(yè)前景也促使地方政府加大了對企業(yè)的扶持，今年6月，四川省成都雙流縣人民政府與四川漢龍集團、鐘順太陽(yáng)能開(kāi)發(fā)有限公司簽約，將建設全球首個(gè)太陽(yáng)能聚光光伏產(chǎn)業(yè)園，該項目計劃在兩年內建成200萬(wàn)千瓦的生產(chǎn)規模。

　　聚光光伏市場(chǎng)具有高速增長(cháng)潛力。據孫彥錚介紹，目前全球的聚光光伏系統裝機容量不到200MW，預計今后幾年內，隨著(zhù)技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢的體現，市場(chǎng)規模將有爆發(fā)式的增長(cháng)。“未來(lái)10年，全球聚光光伏年均增速預計在40%以上，到2020年行業(yè)總產(chǎn)值可達500億元左右。我國目前僅有少量示范電站，隨著(zhù)光伏裝機容量的提升，聚光光伏的市場(chǎng)也將逐漸打開(kāi)。”孫彥錚說(shuō)。

　　不過(guò)，從長(cháng)期來(lái)看，聚光光伏系統不會(huì )也不可能完全取代晶體硅和薄膜電池的市場(chǎng)。孫彥錚表示，聚光光伏系統適合于大規模的光伏電站，而晶體硅和薄膜電池除了適合于大型光伏電站外，還適用于較小型的家用、商用和建筑一體化等發(fā)電系統。

　　系統工程需突破難關(guān)

　　·太陽(yáng)跟蹤系統精確度要求更高

　　·環(huán)境影響不容忽視

　　不過(guò)，聚光光伏系統技術(shù)門(mén)檻較高，其太陽(yáng)能電池生產(chǎn)技術(shù)復雜、系統集成技術(shù)復雜，其核心技術(shù)三結砷化鎵電池外延技術(shù)只有少數的幾個(gè)廠(chǎng)家掌握，因此真正實(shí)現商業(yè)化還有很長(cháng)的路要走。

　　在成本方面，聚光光伏的太陽(yáng)跟蹤系統、維護保障系統等方面的成本也不容忽視。上海太陽(yáng)能工程技術(shù)研究中心主任李紅波在接受《中國電子報》記者采訪(fǎng)時(shí)表示，盡管普通的晶體硅光伏系統也需要跟蹤系統，但高倍聚光光伏的太陽(yáng)跟蹤系統對精確度的要求非常高，一方面是為了保證太陽(yáng)能能準確地聚焦到太陽(yáng)能電池芯片，另一方面也是避免對芯片周邊的組件材料造成損害;而太陽(yáng)跟蹤系統精確度的提升也會(huì )使得成本大幅增加。另外，周邊環(huán)境對聚光光伏系統的影響也很大，例如，在刮風(fēng)的時(shí)候，小幅的傾斜對晶體硅電池幾乎沒(méi)有影響，但很可能會(huì )對聚光光伏系統的聚光效果產(chǎn)生致命的影響。

　　據李紅波介紹，上海太陽(yáng)能工程技術(shù)研究中心已經(jīng)完成了一個(gè)1千瓦的聚光光伏示范工程，該項目已經(jīng)運行兩年，目前正在建設一個(gè)50千瓦的示范工程。“應該說(shuō)，在示范工程運行過(guò)程中，我們已經(jīng)解決了很多難題，但又陸續出現了很多新的問(wèn)題，需要我們去解決。”李紅波表示。