聚光降低光伏成本 商業化任重道遠

　　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

　　聚光光伏發電技術正逐漸成為太陽能領域的焦點。傳統的光伏發電技術主要有晶硅電池技術和薄膜電池技術。聚光光伏產業是一個新興的發電產業。

　　聚光光伏系統的生產過程更加節能環保。與傳統的晶硅電池制造過程相比，它具有低污染、低耗能的特點。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說，10mm×10mm面積的電池可以發的電能相當于230mm×230mm面積的電池發出的電能。在節省半導體材料用量的同時，降低了太陽能發電系統的生產成本和能耗，使得聚光光伏系統具有更短的能源回收期。

　　聚光光伏發電更具成本下降空間。隨著聚光光伏技術的更加成熟以及生產規模的進一步擴大，預計未來幾年內其綜合成本即可低于晶硅和薄膜電池。如果對光伏發電設備的生產環節征收碳排放稅，聚光光伏系統的投資回收期僅會延長1～2個月，而晶硅和薄膜電池均會延長1年以上，屆時聚光光伏系統的相對成本優勢將更加明顯。

　　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售收入超過5000萬美元。國內方面，鐘順科技在重慶和西昌已經實現CPV并網電站的建設，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于聚光光伏產品的制造。

　　聚光光伏系統畢竟是剛剛步入光伏領域，與傳統的晶硅及薄膜光伏系統來比，是一個剛剛出生的嬰兒。在未來的一段時間內，晶硅與薄膜電池技術仍將是光伏市場的主體。但是聚光光伏系統將逐漸增大其在光伏領域的市場占有率，并將長期與晶硅、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歷史并不短，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范電站也只是最近3～5年的事。Ⅲ-Ⅴ族太陽能電池成本的降低、多結電池研制的成功加速了聚光光伏商業化的進程。不過，聚光光伏系統的可靠性驗證需要進一步加強，另外，聚光鏡和跟蹤系統也是聚光光伏商業化過程中的難點。

　　聚光光伏最大的亮點是效率高，在目前商業化的光伏技術中，聚光光伏的效率是最高的。在光伏行業中，效率是決定成本的重要因素，因此效率的提高對光伏發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能電池，包括硅基電池、砷化鎵電池和多結電池。對硅太陽能電池而言，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程中并不伴隨著發熱，因此其熱性能優于硅材料，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p-n結，制作了多結太陽能電池，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，在聚光之后，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鎵等Ⅲ-Ⅴ族材料，而不宜以硅為襯底，因為經過聚光之后太陽能電池溫度會迅速升高，隨著溫度的升高硅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。

　　盡管用砷化鎵材料制造太陽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。

　　聚光光伏發電要得到推廣，還需要業界加大投入。由于聚光光伏的市場還沒有真正啟動，因此一些配套材料的廠家對投入資金進行研發的積極性并不高。要解決聚光光伏存在的問題，必須在跟蹤系統、玻璃透鏡、封裝材料等各環節實現突破，需要從事不同領域的廠家共同努力，而不僅僅是解決太陽能電池的問題。在聚光光伏電站得到推廣之前，必然會經歷示范運行過程，在示范運行中會暴露出很多問題，只要有廠家愿意投入力量去解決，那么聚光光伏很快就會得到推廣。

　　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，不會對整個系統造成太大的影響;但如果電站的規模只有1兆瓦，經常處于維修狀態的話，成本就會大幅上升。

　　對高倍聚光太陽能來說，一些系統的技術問題還沒有解決，國外也處于示范狀態。在計算投資回收期的時候，還應該考慮系統維修的成本以及維修期間發電的損失。

　　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，是有必要進一步研究的。