聚光降低光伏成本 商业化任重道远

　　发电成本过高一直是推广光伏发电最大的障碍，人们试图从原材料、生产工艺乃至运营规模等多方面入手解决成本问题。研究人员发现，除了上述因素之外，其实还可以通过减少太阳能电池片的需求量来降低电池成本在光伏系统总成本中所占比重，在这条思路的引导下，聚光光伏技术开始浮出水面。

　　聚光技术助成本降低

　　·多结III-V族化合物电池是主流

　　·聚光技术使半导体材料需求量大幅下降

　　所谓聚光光伏(CPV)技术，简单地讲，就是通过透镜将接收到的太阳能放大成百上千倍，然后将放大的能量聚焦于效率高、面积小的光伏电池上，其基本原理就跟用放大镜点着火柴的原理一样。但是，由于聚光之后将在电池表面积聚很多热量，对于聚光电池尤其是高倍聚光电池而言，散热效果较差的传统晶体硅太阳能电池并不适用。

　　“聚光光伏技术采用多结的III-V族化合物电池。”天津蓝天太阳科技有限公司总经理孙彦铮在接受《中国电子报》记者采访时表示，“与晶硅和薄膜电池技术相比，多结电池具有很多优点。首先，多结电池具有宽光谱吸收的特点，从而大大提高转换效率;其次，多结电池温度系数小，适合在高温下工作，因而可以采用高倍聚光技术，减小电池面积;此外，以相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料，在大规模应用于发电时可有效降低成本、降低生产能耗。”记者了解到，晶体硅太阳能电池的理论转换效率大概为26%，多结的III-V 族电池理论转换率可超过60%，充分体现了其宽光谱吸收器件的优势。

　　“对多结电池而言，在聚光之后其转换效率可以从30%增加到38%以上。”三安光电股份有限公司太阳能事业部技术总监俞容文告诉记者，“聚光倍数的增加也将使太阳能电池芯片的材料得到节省，从而使成本得到降低。如果多结电池聚光倍数为1000倍，则所需的芯片面积仅为受光面积的1/1000。经测算，1兆瓦的多结聚光太阳能电站，其所用的多结半导体材料仅为67克。”

　　将与传统光伏技术共存

　　·全球聚光光伏市场具有高速增长潜力

　　·中国聚光光伏应用已开始起步

　　尽管聚光光伏技术的研发历史已经有30多年，但聚光光伏电站的商业化运营目前在全球范围内仍处于起步阶段;在我国，已有多家企业开始尝试在该领域实现突破。记者了解到，四川汉龙集团旗下的成都钟顺科技公司已在重庆和西昌建设了聚光光伏电站;由厦门三安光电在青海格尔木独立设计、安装的规模为1兆瓦的示范电站，目前整体设备安装也已经结束。

　　在电池的研发和产业化方面，我国航天系统、电子科技系统的多个研究所也在致力于聚光太阳能电池芯片的研发和生产。诱人的产业前景也促使地方政府加大了对企业的扶持，今年6月，四川省成都双流县人民政府与四川汉龙集团、钟顺太阳能开发有限公司签约，将建设全球首个太阳能聚光光伏产业园，该项目计划在两年内建成200万千瓦的生产规模。

　　聚光光伏市场具有高速增长潜力。据孙彦铮介绍，目前全球的聚光光伏系统装机容量不到200MW，预计今后几年内，随着技术优势和成本优势的体现，市场规模将有爆发式的增长。“未来10年，全球聚光光伏年均增速预计在40%以上，到2020年行业总产值可达500亿元左右。我国目前仅有少量示范电站，随着光伏装机容量的提升，聚光光伏的市场也将逐渐打开。”孙彦铮说。

　　不过，从长期来看，聚光光伏系统不会也不可能完全取代晶体硅和薄膜电池的市场。孙彦铮表示，聚光光伏系统适合于大规模的光伏电站，而晶体硅和薄膜电池除了适合于大型光伏电站外，还适用于较小型的家用、商用和建筑一体化等发电系统。

　　系统工程需突破难关

　　·太阳跟踪系统精确度要求更高

　　·环境影响不容忽视

　　不过，聚光光伏系统技术门槛较高，其太阳能电池生产技术复杂、系统集成技术复杂，其核心技术三结砷化镓电池外延技术只有少数的几个厂家掌握，因此真正实现商业化还有很长的路要走。

　　在成本方面，聚光光伏的太阳跟踪系统、维护保障系统等方面的成本也不容忽视。上海太阳能工程技术研究中心主任李红波在接受《中国电子报》记者采访时表示，尽管普通的晶体硅光伏系统也需要跟踪系统，但高倍聚光光伏的太阳跟踪系统对精确度的要求非常高，一方面是为了保证太阳能能准确地聚焦到太阳能电池芯片，另一方面也是避免对芯片周边的组件材料造成损害;而太阳跟踪系统精确度的提升也会使得成本大幅增加。另外，周边环境对聚光光伏系统的影响也很大，例如，在刮风的时候，小幅的倾斜对晶体硅电池几乎没有影响，但很可能会对聚光光伏系统的聚光效果产生致命的影响。

　　据李红波介绍，上海太阳能工程技术研究中心已经完成了一个1千瓦的聚光光伏示范工程，该项目已经运行两年，目前正在建设一个50千瓦的示范工程。“应该说，在示范工程运行过程中，我们已经解决了很多难题，但又陆续出现了很多新的问题，需要我们去解决。”李红波表示。