發電成本過高一直是推廣光伏發電最大的障礙

，人們試圖從原材料、生(sheng)產(chan)工(gong)藝(yi)乃(nai)至(zhi)運(yun)營(ying)規(gui)模(mo)等(deng)多(duo)方(fang)麵(mian)入(ru)手(shou)解(jie)決(jue)成(cheng)本(ben)問(wen)題(ti)。研(yan)究(jiu)人(ren)員(yuan)發(fa)現(xian)，除(chu)了(le)上(shang)述(shu)因(yin)素(su)之(zhi)外(wai)，其(qi)實(shi)還(hai)可(ke)以(yi)通(tong)過(guo)減(jian)少(shao)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)片(pian)的(de)需(xu)求(qiu)量(liang)來(lai)降(jiang)低(di)電(dian)池(chi)成(cheng)本(ben)在(zai)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)總(zong)成(cheng)本(ben)中(zhong)所(suo)占(zhan)比(bi)重(zhong)，在這條思路的引導下，聚光光伏技術開始浮出水麵。

　　聚光技術助成本降低

　　·多結I-V族化合物電池是主流

　　·聚光技術使半導體材料需求量大幅下降

　　所謂聚光光伏(CPV)技術，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
，然後將放大的能量聚焦於效率高、麵mian積ji小xiao的de光guang伏fu電dian池chi上shang，其qi基ji本ben原yuan理li就jiu跟gen用yong放fang大da鏡jing點dian著zhe火huo柴chai的de原yuan理li一yi樣yang。但dan是shi，由you於yu聚ju光guang之zhi後hou將jiang在zai電dian池chi表biao麵mian積ji聚ju很hen多duo熱re量liang，對dui於yu聚ju光guang電dian池chi尤you其qi是shi高gao倍bei聚ju光guang電dian池chi而er言yan，散san熱re效xiao果guo較jiao差cha的de傳chuan統tong晶jing體ti矽gui太tai陽yang能neng電dian池chi並bing不bu適shi用yong。

　　“聚光光伏技術采用多結的III-V族化合物電池。”天津藍天太陽科技有限公司總經理孫彥錚在接受記者采訪時表示，“與晶矽和薄膜電池技術相比，多結電池具有很多優點。首先
，多結電池具有寬光譜吸收的特點，從而大大提高轉換效率
；其次，多結電池溫度係數小，適合在高溫下工作
，因而可以采用高倍聚光技術，減小電池麵積；此外，以相對廉價的聚光器件替代昂貴的半導體材料，在大規模應用於發電時可有效降低成本

、降低生產能耗。”記者了解到，晶體矽太陽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60%，充分體現了其寬光譜吸收器件的優勢。

　　“對多結電池而言

，在聚光之後其轉換效率可以從30%增加到38%以上。”三安光電股份有限公司太陽能事業部技術總監俞容文告訴記者，“聚光倍數的增加也將使太陽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，則所需的芯片麵積僅為受光麵積的1/1000。經測算，1兆瓦的多結聚光太陽能電站

，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

　　·中國聚光光伏應用已開始起步

　　盡管聚光光伏技術的研發曆史已經有30多年
，但聚光光伏電站的商業化運營目前在全球範圍內仍處於起步階段；在(zai)我(wo)國(guo)，已(yi)有(you)多(duo)家(jia)企(qi)業(ye)開(kai)始(shi)嚐(chang)試(shi)在(zai)該(gai)領(ling)域(yu)實(shi)現(xian)突(tu)破(po)。記(ji)者(zhe)了(le)解(jie)到(dao)，四(si)川(chuan)漢(han)龍(long)集(ji)團(tuan)旗(qi)下(xia)的(de)成(cheng)都(dou)鍾(zhong)順(shun)科(ke)技(ji)公(gong)司(si)已(yi)在(zai)重(zhong)慶(qing)和(he)西(xi)昌(chang)建(jian)設(she)了(le)聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)電(dian)站(zhan)
；由廈門三安光電在青海格爾木獨立設計、安裝的規模為1兆瓦的示範電站

，目前整體設備安裝也已經結束。

　　在電池的研發和產業化方麵
，我國航天係統、電子科技係統的多個研究所也在致力於聚光太陽能電池芯片的研發和生產。誘人的產業前景也促使地方政府加大了對企業的扶持，今年6月，四川省成都雙流縣人民政府與四川漢龍集團、鍾順太陽能開發有限公司簽約，將建設全球首個太陽能聚光光伏產業園，該項目計劃在兩年內建成200萬千瓦的生產規模。

　　聚光光伏市場具有高速增長潛力。據孫彥錚介紹
，目前全球的聚光光伏係統裝機容量不到200MW
，預計今後幾年內
，隨著技術優勢和成本優勢的體現，市場規模將有爆發式的增長。“未來10年
，全球聚光光伏年均增速預計在40%以上，到2020年行業總產值可達500億元左右。我國目前僅有少量示範電站，隨著光伏裝機容量的提升
，聚光光伏的市場也將逐漸打開。”孫彥錚說。

　　不(bu)過(guo)，從(cong)長(chang)期(qi)來(lai)看(kan)
，聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)不(bu)會(hui)也(ye)不(bu)可(ke)能(neng)完(wan)全(quan)取(qu)代(dai)晶(jing)體(ti)矽(gui)和(he)薄(bo)膜(mo)電(dian)池(chi)的(de)市(shi)場(chang)。孫(sun)彥(yan)錚(zheng)表(biao)示(shi)，聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)適(shi)合(he)於(yu)大(da)規(gui)模(mo)的(de)光(guang)伏(fu)電(dian)站(zhan)

，而(er)晶(jing)體(ti)矽(gui)和(he)薄(bo)膜(mo)電(dian)池(chi)除(chu)了(le)適(shi)合(he)於(yu)大(da)型(xing)光(guang)伏(fu)電(dian)站(zhan)外(wai)，還(hai)適(shi)用(yong)於(yu)較(jiao)小(xiao)型(xing)的(de)家(jia)用(yong)、商用和建築一體化等發電係統。

　　係統工程需突破難關

　　·太陽跟蹤係統精確度要求更高

　　·環境影響不容忽視

　　不過，聚光光伏係統技術門檻較高，其太陽能電池生產技術複雜、係統集成技術複雜，其核心技術三結砷化镓電池外延技術隻有少數的幾個廠家掌握，因此真正實現商業化還有很長的路要走。

　　在成本方麵

，聚光光伏的太陽跟蹤係統、維護保障係統等方麵的成本也不容忽視。上海太陽能工程技術研究中心主任李紅波在接受《中國電子報》記ji者zhe采cai訪fang時shi表biao示shi
，盡jin管guan普pu通tong的de晶jing體ti矽gui光guang伏fu係xi統tong也ye需xu要yao跟gen蹤zong係xi統tong

，但dan高gao倍bei聚ju光guang光guang伏fu的de太tai陽yang跟gen蹤zong係xi統tong對dui精jing確que度du的de要yao求qiu非fei常chang高gao
，一yi方fang麵mian是shi為wei了le保bao證zheng太tai陽yang能neng能neng準zhun確que地di聚ju焦jiao到dao太tai陽yang能neng電dian池chi芯xin片pian，另ling一yi方fang麵mian也ye是shi避bi免mian對dui芯xin片pian周zhou邊bian的de組zu件jian材cai料liao造zao成cheng損sun害hai
；ertaiyanggenzongxitongjingquedudetishengyehuishidechengbendafuzengjia。lingwai，zhoubianhuanjingduijuguangguangfuxitongdeyingxiangyehenda
，liru，zaiguafengdeshihou，xiaofudeqingxieduijingtiguidianchijihumeiyouyingxiang
，danhenkenenghuiduijuguangguangfuxitongdejuguangxiaoguochanshengzhimingdeyingxiang。

　　據李紅波介紹，上海太陽能工程技術研究中心已經完成了一個1千瓦的聚光光伏示範工程，該項目已經運行兩年，目前正在建設一個50千瓦的示範工程。“應該說，在示範工程運行過程中，我們已經解決了很多難題

，但又陸續出現了很多新的問題，需要我們去解決。”李紅波表示。

　　企業觀點

　　天津藍天太陽科技有限公司總經理孫彥錚

　　聚光光伏最具成本優勢

　　juguangguangfufadianjishuzhengzhujianchengweitaiyangnenglingyudejiaodian。chuantongdeguangfufadianjishuzhuyaoyoujingguidianchijishuhebomodianchijishu。juguangguangfuchanyeshiyigexinxingdefadianchanye。

　　聚光光伏係統的生產過程更加節能環保。與傳統的晶矽電池製造過程相比
，它具有低汙染、低耗能的特點。係統的聚光倍數越大，所需的光伏電池麵積越小


，對於500倍的聚光光伏係統來說

，10mm×10mm麵積的電池可以發的電能相當於230mm×230mm麵(mian)積(ji)的(de)電(dian)池(chi)發(fa)出(chu)的(de)電(dian)能(neng)。在(zai)節(jie)省(sheng)半(ban)導(dao)體(ti)材(cai)料(liao)用(yong)量(liang)的(de)同(tong)時(shi)，降(jiang)低(di)了(le)太(tai)陽(yang)能(neng)發(fa)電(dian)係(xi)統(tong)的(de)生(sheng)產(chan)成(cheng)本(ben)和(he)能(neng)耗(hao)，使(shi)得(de)聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)具(ju)有(you)更(geng)短(duan)的(de)能(neng)源(yuan)回(hui)收(shou)期(qi)。

　　聚ju光guang光guang伏fu發fa電dian更geng具ju成cheng本ben下xia降jiang空kong間jian。隨sui著zhe聚ju光guang光guang伏fu技ji術shu的de更geng加jia成cheng熟shu以yi及ji生sheng產chan規gui模mo的de進jin一yi步bu擴kuo大da，預yu計ji未wei來lai幾ji年nian內nei其qi綜zong合he成cheng本ben即ji可ke低di於yu晶jing矽gui和he薄bo膜mo電dian池chi。如ru果guo對dui光guang伏fu發fa電dian設she備bei的de生sheng產chan環huan節jie征zheng收shou碳tan排pai放fang稅shui
，聚ju光guang光guang伏fu係xi統tong的de投tou資zi回hui收shou期qi僅jin會hui延yan長chang1～2個月，而晶矽和薄膜電池均會延長1年以上
，屆時聚光光伏係統的相對成本優勢將更加明顯。

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　　全球有數十家公司涉足聚光光伏係統，多數集中於美國，其中以Emcore和SolFocus為代表。SolFocus為西班牙和希臘兩大10MV級聚光光伏電站係統供應商；2008年Emcore的聚光光伏係統的銷售收入超過5000萬美元。國內方麵
，鍾順科技在重慶和西昌已經實現CPV並網電站的建設，其中西昌聚光光伏電站為國家863計劃組成部分。萬家樂、三安光電
、新華光
、水晶光電、利達光電、藍天太陽
、陽遠新能源等也都致力於聚光光伏產品的製造。

　　聚ju光guang光guang伏fu係xi統tong畢bi竟jing是shi剛gang剛gang步bu入ru光guang伏fu領ling域yu，與yu傳chuan統tong的de晶jing矽gui及ji薄bo膜mo光guang伏fu係xi統tong來lai比bi，是shi一yi個ge剛gang剛gang出chu生sheng的de嬰ying兒er。在zai未wei來lai的de一yi段duan時shi間jian內nei，晶jing矽gui與yu薄bo膜mo電dian池chi技ji術shu仍reng將jiang是shi光guang伏fu市shi場chang的de主zhu體ti。但dan是shi聚ju光guang光guang伏fu係xi統tong將jiang逐zhu漸jian增zeng大da其qi在zai光guang伏fu領ling域yu的de市shi場chang占zhan有you率lv
，並bing將jiang長chang期qi與yu晶jing矽gui、薄膜電池共存。

　　三安光電股份有限公司太陽能事業部技術總監俞容文

　　高效率是聚光光伏最大亮點

　　人類對聚光太陽能電池的研究曆史並不短，美國的科研人員在1967年就提出了這個概念
，但是真正開始建設示範電站也隻是最近3～5年的事。Ⅲ-Ⅴ族太陽能電池成本的降低、多(duo)結(jie)電(dian)池(chi)研(yan)製(zhi)的(de)成(cheng)功(gong)加(jia)速(su)了(le)聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)商(shang)業(ye)化(hua)的(de)進(jin)程(cheng)。不(bu)過(guo)，聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)係(xi)統(tong)的(de)可(ke)靠(kao)性(xing)驗(yan)證(zheng)需(xu)要(yao)進(jin)一(yi)步(bu)加(jia)強(qiang)

，另(ling)外(wai)，聚(ju)光(guang)鏡(jing)和(he)跟(gen)蹤(zong)係(xi)統(tong)也(ye)是(shi)聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)商(shang)業(ye)化(hua)過(guo)程(cheng)中(zhong)的(de)難(nan)點(dian)。

　　聚ju光guang光guang伏fu最zui大da的de亮liang點dian是shi效xiao率lv高gao，在zai目mu前qian商shang業ye化hua的de光guang伏fu技ji術shu中zhong，聚ju光guang光guang伏fu的de效xiao率lv是shi最zui高gao的de。在zai光guang伏fu行xing業ye中zhong，效xiao率lv是shi決jue定ding成cheng本ben的de重zhong要yao因yin素su，因yin此ci效xiao率lv的de提ti高gao對dui光guang伏fu發fa電dian成cheng本ben的de降jiang低di是shi有you很hen大da幫bang助zhu的de。

　　從嚴格意義上講，目前主要有三種材料可以用於製造聚光太陽能電池

，包括矽基電池、砷化镓電池和多結電池。對矽太陽能電池而言
，由於矽是間接半導體材料，其熱性能比較差
，目前其聚光倍數最高隻能做到100倍
，在聚光條件下效率僅提高約1%
；ciwai，yongyujuguangguangfudejingtiguicailiaoqipinzhibixudadaobandaotiji

，qicailiaochengbenyegaoyuputongguangfujiguicailiao。shenhuajiacailiaozaiguangziyueqianguochengzhongbingbubansuizhefare，yinciqirexingnengyouyuguicailiao
，danqijuguangbeishuyezhinengzuodao100倍～200倍。目前三安光電使用鍺、砷化镓、镓銦磷等3種不同的半導體材料形成三個p-n結，製作了多結太陽能電池，由於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光譜

，可以對太陽光進行從藍光、可見光到紅外光的全譜線吸收。這種多結太陽能電池的聚光倍數可以達到1000倍～2000倍，在聚光之後

，其轉換效率可以在30%的基礎上再增加8%～10%。

　　多結太陽能電池Ⅲ-Ⅴ族材料的生長技術與LED外延技術實際上是同源的技術，基本上使用同樣的設備、同樣的工藝，LED生產工藝完全可以移植到多結聚光太陽能電池
，所以三安光電在LED領域的技術積累為多結太陽能電池的研發和產業化打下了堅實的基礎。

　　上海太陽能工程技術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镓等Ⅲ-Ⅴ族材料，而不宜以矽為襯底，因為經過聚光之後太陽能電池溫度會迅速升高，隨著溫度的升高矽太陽能電池的效率會下降；如果要有效地降低電池的溫度，就必須加快散熱，這又會使得成本大幅上升。

　　盡(jin)管(guan)用(yong)砷(shen)化(hua)镓(jia)材(cai)料(liao)製(zhi)造(zao)太(tai)陽(yang)能(neng)電(dian)池(chi)已(yi)有(you)多(duo)年(nian)的(de)曆(li)史(shi)
，但(dan)聚(ju)光(guang)光(guang)伏(fu)所(suo)需(xu)的(de)砷(shen)化(hua)镓(jia)電(dian)池(chi)與(yu)普(pu)通(tong)砷(shen)化(hua)镓(jia)電(dian)池(chi)也(ye)有(you)所(suo)不(bu)同(tong)，因(yin)為(wei)聚(ju)光(guang)之(zhi)後(hou)電(dian)流(liu)增(zeng)大(da)
，對(dui)電(dian)池(chi)表(biao)麵(mian)載(zai)流(liu)能(neng)力(li)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)提(ti)高(gao)，從(cong)而(er)對(dui)砷(shen)化(hua)镓(jia)材(cai)料(liao)的(de)要(yao)求(qiu)也(ye)更(geng)高(gao)。

　　聚ju光guang光guang伏fu發fa電dian要yao得de到dao推tui廣guang
，還hai需xu要yao業ye界jie加jia大da投tou入ru。由you於yu聚ju光guang光guang伏fu的de市shi場chang還hai沒mei有you真zhen正zheng啟qi動dong，因yin此ci一yi些xie配pei套tao材cai料liao的de廠chang家jia對dui投tou入ru資zi金jin進jin行xing研yan發fa的de積ji極ji性xing並bing不bu高gao。要yao解jie決jue聚ju光guang光guang伏fu存cun在zai的de問wen題ti，必bi須xu在zai跟gen蹤zong係xi統tong、玻璃透鏡、封feng裝zhuang材cai料liao等deng各ge環huan節jie實shi現xian突tu破po
，需xu要yao從cong事shi不bu同tong領ling域yu的de廠chang家jia共gong同tong努nu力li，而er不bu僅jin僅jin是shi解jie決jue太tai陽yang能neng電dian池chi的de問wen題ti。在zai聚ju光guang光guang伏fu電dian站zhan得de到dao推tui廣guang之zhi前qian，必bi然ran會hui經jing曆li示shi範fan運yun行xing過guo程cheng
，在zai示shi範fan運yun行xing中zhong會hui暴bao露lu出chu很hen多duo問wen題ti，隻zhi要yao有you廠chang家jia願yuan意yi投tou入ru力li量liang去qu解jie決jue

，那na麼me聚ju光guang光guang伏fu很hen快kuai就jiu會hui得de到dao推tui廣guang。

　　即便對高倍聚光光伏係統而言，也需要達到一定的規模才會有效益，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，對於一座100兆瓦的聚光光伏電站，如果其中1兆瓦的設備需要維修，不會對整個係統造成太大的影響
；但如果電站的規模隻有1兆瓦
，經常處於維修狀態的話
，成本就會大幅上升。

　　對dui高gao倍bei聚ju光guang太tai陽yang能neng來lai說shuo
，一yi些xie係xi統tong的de技ji術shu問wen題ti還hai沒mei有you解jie決jue，國guo外wai也ye處chu於yu示shi範fan狀zhuang態tai。在zai計ji算suan投tou資zi回hui收shou期qi的de時shi候hou

，還hai應ying該gai考kao慮lv係xi統tong維wei修xiu的de成cheng本ben以yi及ji維wei修xiu期qi間jian發fa電dian的de損sun失shi。

　　聚光太陽能電池的壽命也是需要考慮的問題，通常對太陽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
，在聚光之後加快了光電轉換的速度
，那麼這樣的電池還能否維持25年的壽命
，是有必要進一步研究的。