聚光降低光伏成本 商業(yè)化任重道遠(yuǎn)

　　發(fā)電成本過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)工藝乃至運營規(guī)模等多方面入手解決成本問題。研究人員發(fā)現(xiàn)，除了上述因素之外，其實還可以通過減少太陽能電池片的需求量來降低電池成本在光伏系統(tǒng)總成本中所占比重，在這條思路的引導(dǎo)下，聚光光伏技術(shù)開始浮出水面。

　　聚光技術(shù)助成本降低

　　·多結(jié)III-V族化合物電池是主流

　　·聚光技術(shù)使半導(dǎo)體材料需求量大幅下降

　　所謂聚光光伏(CPV)技術(shù)，簡單地講，就是通過透鏡將接收到的太陽能放大成百上千倍，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著火柴的原理一樣。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(tǒng)晶體硅太陽能電池并不適用。

　　“聚光光伏技術(shù)采用多結(jié)的III-V族化合物電池。”天津藍(lán)天太陽科技有限公司總經(jīng)理孫彥錚在接受《中國電子報》記者采訪時表示，“與晶硅和薄膜電池技術(shù)相比，多結(jié)電池具有很多優(yōu)點。首先，多結(jié)電池具有寬光譜吸收的特點，從而大大提高轉(zhuǎn)換效率;其次，多結(jié)電池溫度系數(shù)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，以相對廉價的聚光器件替代昂貴的半導(dǎo)體材料，在大規(guī)模應(yīng)用于發(fā)電時可有效降低成本、降低生產(chǎn)能耗。”記者了解到，晶體硅太陽能電池的理論轉(zhuǎn)換效率大概為26%，多結(jié)的III-V 族電池理論轉(zhuǎn)換率可超過60%，充分體現(xiàn)了其寬光譜吸收器件的優(yōu)勢。

　　“對多結(jié)電池而言，在聚光之后其轉(zhuǎn)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能事業(yè)部技術(shù)總監(jiān)俞容文告訴記者，“聚光倍數(shù)的增加也將使太陽能電池芯片的材料得到節(jié)省，從而使成本得到降低。如果多結(jié)電池聚光倍數(shù)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(jié)聚光太陽能電站，其所用的多結(jié)半導(dǎo)體材料僅為67克。”

　　將與傳統(tǒng)光伏技術(shù)共存

　　·全球聚光光伏市場具有高速增長潛力

　　·中國聚光光伏應(yīng)用已開始起步

　　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)化運營目前在全球范圍內(nèi)仍處于起步階段;在我國，已有多家企業(yè)開始嘗試在該領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)突破。記者了解到，四川漢龍集團(tuán)旗下的成都鐘順科技公司已在重慶和西昌建設(shè)了聚光光伏電站;由廈門三安光電在青海格爾木獨立設(shè)計、安裝的規(guī)模為1兆瓦的示范電站，目前整體設(shè)備安裝也已經(jīng)結(jié)束。

　　在電池的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化方面，我國航天系統(tǒng)、電子科技系統(tǒng)的多個研究所也在致力于聚光太陽能電池芯片的研發(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(tuán)、鐘順太陽能開發(fā)有限公司簽約，將建設(shè)全球首個太陽能聚光光伏產(chǎn)業(yè)園，該項目計劃在兩年內(nèi)建成200萬千瓦的生產(chǎn)規(guī)模。

　　聚光光伏市場具有高速增長潛力。據(jù)孫彥錚介紹，目前全球的聚光光伏系統(tǒng)裝機(jī)容量不到200MW，預(yù)計今后幾年內(nèi)，隨著技術(shù)優(yōu)勢和成本優(yōu)勢的體現(xiàn)，市場規(guī)模將有爆發(fā)式的增長。“未來10年，全球聚光光伏年均增速預(yù)計在40%以上，到2020年行業(yè)總產(chǎn)值可達(dá)500億元左右。我國目前僅有少量示范電站，隨著光伏裝機(jī)容量的提升，聚光光伏的市場也將逐漸打開。”孫彥錚說。

　　不過，從長期來看，聚光光伏系統(tǒng)不會也不可能完全取代晶體硅和薄膜電池的市場。孫彥錚表示，聚光光伏系統(tǒng)適合于大規(guī)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(tǒng)。

　　系統(tǒng)工程需突破難關(guān)

　　·太陽跟蹤系統(tǒng)精確度要求更高

　　·環(huán)境影響不容忽視

　　不過，聚光光伏系統(tǒng)技術(shù)門檻較高，其太陽能電池生產(chǎn)技術(shù)復(fù)雜、系統(tǒng)集成技術(shù)復(fù)雜，其核心技術(shù)三結(jié)砷化鎵電池外延技術(shù)只有少數(shù)的幾個廠家掌握，因此真正實現(xiàn)商業(yè)化還有很長的路要走。

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

　　據(jù)李紅波介紹，上海太陽能工程技術(shù)研究中心已經(jīng)完成了一個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(shè)一個50千瓦的示范工程。“應(yīng)該說，在示范工程運行過程中，我們已經(jīng)解決了很多難題，但又陸續(xù)出現(xiàn)了很多新的問題，需要我們?nèi)ソ鉀Q。”李紅波表示。