《電子技術(shù)應用》
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聚光技術(shù)商業(yè)應用開始起步
摘要: 聚光技術(shù)(CPV)是使用透鏡或反射鏡面等光學元件,將大面積的陽光匯聚到一個小面積的太陽能電池片上進行發(fā)電的太陽能發(fā)電技術(shù),。
Abstract:
Key words :

  聚光技術(shù)CPV)是使用透鏡或反射鏡面等光學元件,,將大面積的陽光匯聚到一個小面積的太陽能電池片上進行發(fā)電的太陽能發(fā)電技術(shù)。實際上,,晶硅電池也可以在低倍聚光條件下發(fā)電,但我們平時所說的聚光技術(shù)主要指在高倍聚光下,利用耐高溫的Ⅲ-V族元素化合電池發(fā)電,。其中,三結(jié)砷化鎵電池是目前主流的聚光電池,。

  應用情況

  三結(jié)砷化鎵電池是利用金屬有機物化學氣相沉積技術(shù)(MOCVD)在砷化鎵襯底上生長三個P-N結(jié),。三結(jié)砷化鎵太陽能電池對技術(shù)、制作工藝等要求非常高,,是單結(jié)砷化鎵電池的升級產(chǎn)品,。

  砷化鎵太陽能電池轉(zhuǎn)換效率約為晶硅電池的兩倍,抗輻射性能比晶硅電池高1至2個數(shù)量級,,并且在高溫下性能衰減較少,。上述優(yōu)勢使砷化鎵電池自誕生以來就主要作為空間飛行器用光伏電池。在小衛(wèi)星空間電源系統(tǒng)中,,砷化鎵電池的使用比例達到80%,,其空間累計運用規(guī)模達到約1MW。

  然而,,空間的運用規(guī)模必定有限,。隨著聚光模組技術(shù)的不斷成熟,發(fā)電成本的下降,,聚光技術(shù)可能在地面應用上獲得更廣闊的發(fā)展空間,。2003年,澳大利亞建成首個KW級的聚光試驗電站,。2008年,,西班牙建成3MW的聚光發(fā)電系統(tǒng)。在中國,,多個25KW至250KW的聚光發(fā)電系統(tǒng)相繼建成,。2010年9 月,三安光電建設的格爾木1MW聚光電站成功并網(wǎng),,成為國內(nèi)最大的CPV電站,。

  目前,,聚光系統(tǒng)的地面累計裝機容量仍小于8MW,在全球光伏累計裝機容量中占比約0.02%,。聚光技術(shù)擁有廣闊的發(fā)展空間,,即使未來五年僅占5%的市場份額,其發(fā)展速度也會非常巨大,。

  相對優(yōu)勢

  相對晶硅電池,,三結(jié)砷化鎵電池具有轉(zhuǎn)換效率高,占地面積小,,能耗少等優(yōu)勢,。首先,砷化鎵電池能夠?qū)^大部分太陽光光譜波段反應,,其理論光電轉(zhuǎn)換效率達到70%~80%,,實驗室最高轉(zhuǎn)換效率達到41.6%,而商業(yè)運用的轉(zhuǎn)換效率也達28%~29%,。其轉(zhuǎn)換效率還在以每年1%~1.5%的速度穩(wěn)步增長,。但晶硅電池的實驗室最高轉(zhuǎn)換效率約22%,這個紀錄是上世紀90年代創(chuàng)造的,,以后十多年都沒有提高,。這意味著相對聚光技術(shù),晶硅技術(shù)在未來長期發(fā)展中利用提高轉(zhuǎn)換效率的方式來降低成本的空間有限,。

  其次,,三結(jié)砷化鎵電池的高轉(zhuǎn)換效率使其單位面積內(nèi)的發(fā)電量大,系統(tǒng)的占地面積小,,在土地資源緊缺的國家更具應用優(yōu)勢,。此外,晶硅技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈上游的多晶硅提純是高能耗生產(chǎn)環(huán)節(jié),,致使晶硅電池在發(fā)電后24個月才能回收能耗,。而聚光技術(shù)可以在發(fā)電后8-10個月內(nèi)回收能耗,更具環(huán)保和節(jié)能減排效果,。

  發(fā)展障礙

  聚光技術(shù)因前期商業(yè)應用規(guī)模小,,其電池的每瓦生產(chǎn)成本和度電的發(fā)電成本高于晶硅技術(shù)。隨著國內(nèi)外MW級示范電池的建成,,規(guī)模效應使聚光發(fā)電的經(jīng)濟性大大提高,。目前,聚光系統(tǒng)的每瓦裝機成本約24~26元,,僅較晶硅系統(tǒng)高2~4元,。三安光電的格爾木1MW示范電站的發(fā)電成本已經(jīng)達到1.1元/度,與晶硅技術(shù)的發(fā)電成本不相上下,。成本已不再是制約聚光技術(shù)發(fā)展的主要因素,。

  但除三結(jié)砷化鎵電池以外,,聚光發(fā)電系統(tǒng)還需要跟蹤器、聚光器和冷卻裝置,。聚光系統(tǒng)對陽光直射的要求很高,,需要跟蹤器的精確對焦,跟蹤器技術(shù)尚未突破是聚光技術(shù)發(fā)展的主要障礙,。目前已有大量的企業(yè)和高校致力于跟蹤器技術(shù)的改進研究,預計其技術(shù)問題可以在1至2年內(nèi)得到解決,。此外,,市場認可度不高也是系統(tǒng)運營商對聚光技術(shù)望而生畏的原因。在經(jīng)濟效益已經(jīng)初步體現(xiàn)的背景下,,相信不久后國內(nèi)就會有針對聚光技術(shù)的扶持政策出臺,。牽頭龍頭企業(yè),提高聚光示范電站的數(shù)量和規(guī)模,。

  少量上市企業(yè)擁有先動優(yōu)勢

  聚光技術(shù)是光伏行業(yè)發(fā)展的一個重要方向,。CPV技術(shù)因其轉(zhuǎn)化效率高、土地占用面積小,,節(jié)能減排效果好,,是未來大型光伏電站的理想技術(shù)。隨著跟蹤器等關(guān)鍵技術(shù)的成熟,,穩(wěn)定性和可靠性的逐漸提升,,發(fā)電成本的持續(xù)下降,聚光市場將面臨著爆發(fā)式的增長機會,,光伏發(fā)電技術(shù)將走向多元化,。

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