聚光降低光伏成本 商业化任重道远

　　天津蓝天太阳科技有限公司总经理孙彦铮

　　聚光光伏最具成本优势

　　聚光光伏发电技术正逐渐成为太阳能领域的焦点。传统的光伏发电技术主要有晶硅电池技术和薄膜电池技术。聚光光伏产业是一个新兴的发电产业。

　　聚光光伏系统的生产过程更加节能环保。与传统的晶硅电池制造过程相比，它具有低污染、低耗能的特点。系统的聚光倍数越大，所需的光伏电池面积越小，对于500倍的聚光光伏系统来说，10mm×10mm面积的电池可以发的电能相当于230mm×230mm面积的电池发出的电能。在节省半导体材料用量的同时，降低了太阳能发电系统的生产成本和能耗，使得聚光光伏系统具有更短的能源回收期。

　　聚光光伏发电更具成本下降空间。随着聚光光伏技术的更加成熟以及生产规模的进一步扩大，预计未来几年内其综合成本即可低于晶硅和薄膜电池。如果对光伏发电设备的生产环节征收碳排放税，聚光光伏系统的投资回收期仅会延长1～2个月，而晶硅和薄膜电池均会延长1年以上，届时聚光光伏系统的相对成本优势将更加明显。

　　全球有数十家公司涉足聚光光伏系统，多数集中于美国，其中以Emcore和SolFocus为代表。SolFocus为西班牙和希腊两大10MV级聚光光伏电站系统供应商;2008年Emcore的聚光光伏系统的销售收入超过5000万美元。国内方面，钟顺科技在重庆和西昌已经实现CPV并网电站的建设，其中西昌聚光光伏电站为国家863计划组成部分。万家乐、三安光电、新华光、水晶光电、利达光电、蓝天太阳、阳远新能源等也都致力于聚光光伏产品的制造。

　　聚光光伏系统毕竟是刚刚步入光伏领域，与传统的晶硅及薄膜光伏系统来比，是一个刚刚出生的婴儿。在未来的一段时间内，晶硅与薄膜电池技术仍将是光伏市场的主体。但是聚光光伏系统将逐渐增大其在光伏领域的市场占有率，并将长期与晶硅、薄膜电池共存。

　　三安光电股份有限公司太阳能事业部技术总监俞容文

　　高效率是聚光光伏最大亮点

　　人类对聚光太阳能电池的研究历史并不短，美国的科研人员在1967年就提出了这个概念，但是真正开始建设示范电站也只是最近3～5年的事。Ⅲ-Ⅴ族太阳能电池成本的降低、多结电池研制的成功加速了聚光光伏商业化的进程。不过，聚光光伏系统的可靠性验证需要进一步加强，另外，聚光镜和跟踪系统也是聚光光伏商业化过程中的难点。

　　聚光光伏最大的亮点是效率高，在目前商业化的光伏技术中，聚光光伏的效率是最高的。在光伏行业中，效率是决定成本的重要因素，因此效率的提高对光伏发电成本的降低是有很大帮助的。

　　从严格意义上讲，目前主要有三种材料可以用于制造聚光太阳能电池，包括硅基电池、砷化镓电池和多结电池。对硅太阳能电池而言，由于硅是间接半导体材料，其热性能比较差，目前其聚光倍数最高只能做到100倍，在聚光条件下效率仅提高约1%;此外，用于聚光光伏的晶体硅材料其品质必须达到半导体级，其材料成本也高于普通光伏级硅材料。砷化镓材料在光子跃迁过程中并不伴随着发热，因此其热性能优于硅材料，但其聚光倍数也只能做到100倍～200倍。目前三安光电使用锗、砷化镓、镓铟磷等3种不同的半导体材料形成三个p-n结，制作了多结太阳能电池，由于每一种半导体材料具有不同的禁带宽度，分别对应不同的太阳光谱，可以对太阳光进行从蓝光、可见光到红外光的全谱线吸收。这种多结太阳能电池的聚光倍数可以达到1000倍～2000倍，在聚光之后，其转换效率可以在30%的基础上再增加8%～10%。

　　多结太阳能电池Ⅲ-Ⅴ族材料的生长技术与LED外延技术实际上是同源的技术，基本上使用同样的设备、同样的工艺，LED生产工艺完全可以移植到多结聚光太阳能电池，所以三安光电在LED领域的技术积累为多结太阳能电池的研发和产业化打下了坚实的基础。

　　上海太阳能工程技术研究中心主任李红波

　　聚光光伏仍需考虑规模效应

　　聚光光伏电池通常使用砷化镓等Ⅲ-Ⅴ族材料，而不宜以硅为衬底，因为经过聚光之后太阳能电池温度会迅速升高，随着温度的升高硅太阳能电池的效率会下降;如果要有效地降低电池的温度，就必须加快散热，这又会使得成本大幅上升。

　　尽管用砷化镓材料制造太阳能电池已有多年的历史，但聚光光伏所需的砷化镓电池与普通砷化镓电池也有所不同，因为聚光之后电流增大，对电池表面载流能力的要求也提高，从而对砷化镓材料的要求也更高。

　　聚光光伏发电要得到推广，还需要业界加大投入。由于聚光光伏的市场还没有真正启动，因此一些配套材料的厂家对投入资金进行研发的积极性并不高。要解决聚光光伏存在的问题，必须在跟踪系统、玻璃透镜、封装材料等各环节实现突破，需要从事不同领域的厂家共同努力，而不仅仅是解决太阳能电池的问题。在聚光光伏电站得到推广之前，必然会经历示范运行过程，在示范运行中会暴露出很多问题，只要有厂家愿意投入力量去解决，那么聚光光伏很快就会得到推广。

　　即便对高倍聚光光伏系统而言，也需要达到一定的规模才会有效益，我认为可行的规模至少应该在100兆瓦以上，如果是几兆瓦的装机容量很难得到效益。比如，对于一座100兆瓦的聚光光伏电站，如果其中1兆瓦的设备需要维修，不会对整个系统造成太大的影响;但如果电站的规模只有1兆瓦，经常处于维修状态的话，成本就会大幅上升。

　　对高倍聚光太阳能来说，一些系统的技术问题还没有解决，国外也处于示范状态。在计算投资回收期的时候，还应该考虑系统维修的成本以及维修期间发电的损失。

　　聚光太阳能电池的寿命也是需要考虑的问题，通常对太阳能电池的寿命要求为25年。对同样一块电池而言，其辐射的光子总量是一定的，在聚光之后加快了光电转换的速度，那么这样的电池还能否维持25年的寿命，是有必要进一步研究的。