聚光降低光伏成本 商業(yè)化任重道遠

　　天津藍天太陽(yáng)科技有限公司總經(jīng)理孫彥錚

　　聚光光伏最具成本優(yōu)勢

　　聚光光伏發(fā)電技術(shù)正逐漸成為太陽(yáng)能領(lǐng)域的焦點(diǎn)。傳統的光伏發(fā)電技術(shù)主要有晶硅電池技術(shù)和薄膜電池技術(shù)。聚光光伏產(chǎn)業(yè)是一個(gè)新興的發(fā)電產(chǎn)業(yè)。

　　聚光光伏系統的生產(chǎn)過(guò)程更加節能環(huán)保。與傳統的晶硅電池制造過(guò)程相比，它具有低污染、低耗能的特點(diǎn)。系統的聚光倍數越大，所需的光伏電池面積越小，對于500倍的聚光光伏系統來(lái)說(shuō)，10mm×10mm面積的電池可以發(fā)的電能相當于230mm×230mm面積的電池發(fā)出的電能。在節省半導體材料用量的同時(shí)，降低了太陽(yáng)能發(fā)電系統的生產(chǎn)成本和能耗，使得聚光光伏系統具有更短的能源回收期。

　　聚光光伏發(fā)電更具成本下降空間。隨著(zhù)聚光光伏技術(shù)的更加成熟以及生產(chǎn)規模的進(jìn)一步擴大，預計未來(lái)幾年內其綜合成本即可低于晶硅和薄膜電池。如果對光伏發(fā)電設備的生產(chǎn)環(huán)節征收碳排放稅，聚光光伏系統的投資回收期僅會(huì )延長(cháng)1～2個(gè)月，而晶硅和薄膜電池均會(huì )延長(cháng)1年以上，屆時(shí)聚光光伏系統的相對成本優(yōu)勢將更加明顯。

　　全球有數十家公司涉足聚光光伏系統，多數集中于美國，其中以Emcore和SolFocus為代表。SolFocus為西班牙和希臘兩大10MV級聚光光伏電站系統供應商;2008年Emcore的聚光光伏系統的銷(xiāo)售收入超過(guò)5000萬(wàn)美元。國內方面，鐘順科技在重慶和西昌已經(jīng)實(shí)現CPV并網(wǎng)電站的建設，其中西昌聚光光伏電站為國家863計劃組成部分。萬(wàn)家樂(lè )、三安光電、新華光、水晶光電、利達光電、藍天太陽(yáng)、陽(yáng)遠新能源等也都致力于聚光光伏產(chǎn)品的制造。

　　聚光光伏系統畢竟是剛剛步入光伏領(lǐng)域，與傳統的晶硅及薄膜光伏系統來(lái)比，是一個(gè)剛剛出生的嬰兒。在未來(lái)的一段時(shí)間內，晶硅與薄膜電池技術(shù)仍將是光伏市場(chǎng)的主體。但是聚光光伏系統將逐漸增大其在光伏領(lǐng)域的市場(chǎng)占有率，并將長(cháng)期與晶硅、薄膜電池共存。

　　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

　　高效率是聚光光伏最大亮點(diǎn)

　　人類(lèi)對聚光太陽(yáng)能電池的研究歷史并不短，美國的科研人員在1967年就提出了這個(gè)概念，但是真正開(kāi)始建設示范電站也只是最近3～5年的事。Ⅲ-Ⅴ族太陽(yáng)能電池成本的降低、多結電池研制的成功加速了聚光光伏商業(yè)化的進(jìn)程。不過(guò)，聚光光伏系統的可靠性驗證需要進(jìn)一步加強，另外，聚光鏡和跟蹤系統也是聚光光伏商業(yè)化過(guò)程中的難點(diǎn)。

　　聚光光伏最大的亮點(diǎn)是效率高，在目前商業(yè)化的光伏技術(shù)中，聚光光伏的效率是最高的。在光伏行業(yè)中，效率是決定成本的重要因素，因此效率的提高對光伏發(fā)電成本的降低是有很大幫助的。

　　從嚴格意義上講，目前主要有三種材料可以用于制造聚光太陽(yáng)能電池，包括硅基電池、砷化鎵電池和多結電池。對硅太陽(yáng)能電池而言，由于硅是間接半導體材料，其熱性能比較差，目前其聚光倍數最高只能做到100倍，在聚光條件下效率僅提高約1%;此外，用于聚光光伏的晶體硅材料其品質(zhì)必須達到半導體級，其材料成本也高于普通光伏級硅材料。砷化鎵材料在光子躍遷過(guò)程中并不伴隨著(zhù)發(fā)熱，因此其熱性能優(yōu)于硅材料，但其聚光倍數也只能做到100倍～200倍。目前三安光電使用鍺、砷化鎵、鎵銦磷等3種不同的半導體材料形成三個(gè)p-n結，制作了多結太陽(yáng)能電池，由于每一種半導體材料具有不同的禁帶寬度，分別對應不同的太陽(yáng)光譜，可以對太陽(yáng)光進(jìn)行從藍光、可見(jiàn)光到紅外光的全譜線(xiàn)吸收。這種多結太陽(yáng)能電池的聚光倍數可以達到1000倍～2000倍，在聚光之后，其轉換效率可以在30%的基礎上再增加8%～10%。

　　多結太陽(yáng)能電池Ⅲ-Ⅴ族材料的生長(cháng)技術(shù)與LED外延技術(shù)實(shí)際上是同源的技術(shù)，基本上使用同樣的設備、同樣的工藝，LED生產(chǎn)工藝完全可以移植到多結聚光太陽(yáng)能電池，所以三安光電在LED領(lǐng)域的技術(shù)積累為多結太陽(yáng)能電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化打下了堅實(shí)的基礎。

　　上海太陽(yáng)能工程技術(shù)研究中心主任李紅波

　　聚光光伏仍需考慮規模效應

　　聚光光伏電池通常使用砷化鎵等Ⅲ-Ⅴ族材料，而不宜以硅為襯底，因為經(jīng)過(guò)聚光之后太陽(yáng)能電池溫度會(huì )迅速升高，隨著(zhù)溫度的升高硅太陽(yáng)能電池的效率會(huì )下降;如果要有效地降低電池的溫度，就必須加快散熱，這又會(huì )使得成本大幅上升。

　　盡管用砷化鎵材料制造太陽(yáng)能電池已有多年的歷史，但聚光光伏所需的砷化鎵電池與普通砷化鎵電池也有所不同，因為聚光之后電流增大，對電池表面載流能力的要求也提高，從而對砷化鎵材料的要求也更高。

　　聚光光伏發(fā)電要得到推廣，還需要業(yè)界加大投入。由于聚光光伏的市場(chǎng)還沒(méi)有真正啟動(dòng)，因此一些配套材料的廠(chǎng)家對投入資金進(jìn)行研發(fā)的積極性并不高。要解決聚光光伏存在的問(wèn)題，必須在跟蹤系統、玻璃透鏡、封裝材料等各環(huán)節實(shí)現突破，需要從事不同領(lǐng)域的廠(chǎng)家共同努力，而不僅僅是解決太陽(yáng)能電池的問(wèn)題。在聚光光伏電站得到推廣之前，必然會(huì )經(jīng)歷示范運行過(guò)程，在示范運行中會(huì )暴露出很多問(wèn)題，只要有廠(chǎng)家愿意投入力量去解決，那么聚光光伏很快就會(huì )得到推廣。

　　即便對高倍聚光光伏系統而言，也需要達到一定的規模才會(huì )有效益，我認為可行的規模至少應該在100兆瓦以上，如果是幾兆瓦的裝機容量很難得到效益。比如，對于一座100兆瓦的聚光光伏電站，如果其中1兆瓦的設備需要維修，不會(huì )對整個(gè)系統造成太大的影響;但如果電站的規模只有1兆瓦，經(jīng)常處于維修狀態(tài)的話(huà)，成本就會(huì )大幅上升。

　　對高倍聚光太陽(yáng)能來(lái)說(shuō)，一些系統的技術(shù)問(wèn)題還沒(méi)有解決，國外也處于示范狀態(tài)。在計算投資回收期的時(shí)候，還應該考慮系統維修的成本以及維修期間發(fā)電的損失。

　　聚光太陽(yáng)能電池的壽命也是需要考慮的問(wèn)題，通常對太陽(yáng)能電池的壽命要求為25年。對同樣一塊電池而言，其輻射的光子總量是一定的，在聚光之后加快了光電轉換的速度，那么這樣的電池還能否維持25年的壽命，是有必要進(jìn)一步研究的。