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?cè)噲D從原材料、生產(chǎn)工藝乃至運(yùn)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(shí)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(diǎn)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(duì)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(bào)》記者采訪時(shí)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(diǎn)。首先，多結(jié)電池具有寬光譜吸收的特點(diǎn)，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(duì)廉價(jià)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(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(shì)。

　　“對(duì)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(yùn)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(dú)立設(shè)計(jì)、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(gè)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(duì)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(gè)太陽能聚光光伏產(chǎn)業(yè)園，該項(xiàng)目計(jì)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(jì)今后幾年內(nèi)，隨著技術(shù)優(yōu)勢(shì)和成本優(yōu)勢(shì)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(jì)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(huì)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(gè)廠家掌握，因此真正實(shí)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(bào)》記者采訪時(shí)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(duì)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(duì)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(huì)使得成本大幅增加。另外，周邊環(huán)境對(duì)聚光光伏系統(tǒng)的影響也很大，例如，在刮風(fēng)的時(shí)候，小幅的傾斜對(duì)晶體硅電池幾乎沒有影響，但很可能會(huì)對(duì)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(gè)1千瓦的聚光光伏示范工程，該項(xiàng)目已經(jīng)運(yùn)行兩年，目前正在建設(shè)一個(gè)50千瓦的示范工程。“應(yīng)該說，在示范工程運(yùn)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。