聚光太陽能發(fā)電發(fā)展與展望
聚光光伏是指將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù),一般使用晶硅電池和薄膜電池進行光電轉(zhuǎn)換。CPV是聚光太陽能發(fā)電技術(shù)中最典型的代表。
聚光太陽能發(fā)電(CPV)的發(fā)展
太陽能發(fā)電經(jīng)歷了第一代的晶體硅電池、第二代的薄膜電池,目前已發(fā)展到第三代的聚光太陽能發(fā)電。由于剛處于起步期,全球聚光太陽能裝機容量還很少。來自EPRI統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示,2007-2009年全球每年新增聚光太陽能裝機容量分別為2MW、10MW和2MW,目前全球裝機容量不到200MW。未來隨著光伏裝機容量的不斷提高,以及聚光太陽能性能的不斷提升,聚光太陽能的成本和技術(shù)優(yōu)勢將逐步顯現(xiàn),將獲得巨大的市場空間。CPV Consortium預(yù)計,2010年全球新增CPV裝機容量將達到150MW,2015年新增裝機容量達到1.8GW。
從相關(guān)公司來看,2009年,SolFocus、Amonix、Concentrix和Emcore等公司在CPV研發(fā)和建設(shè)中較為領(lǐng)先,其中美國公司SolFocus具備50MW左右的年產(chǎn)能,排在第一位。近年來中國企業(yè)也開始介入CPV領(lǐng)域,除三安光電外,還有乾照光電、萬家樂、水晶光電、利達光電和東山精密等公司,在不同程度上介入和研發(fā)CPV及相關(guān)產(chǎn)品。
聚光光伏發(fā)電的優(yōu)勢
與前兩代電池相比,第三代多結(jié)太陽能電池采用三種不同半導(dǎo)體材料構(gòu)成PN結(jié),即3個子電池;不同的子電池分別對應(yīng)太陽光譜中不同的光譜成份,從而提高整個電池的光電轉(zhuǎn)換效率。高倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)(CPV)利用菲涅爾透鏡把太陽光聚焦到面積更小但效率更高的多結(jié)太陽能電池上。高精度的自動追日跟蹤技術(shù)提升了系統(tǒng)的發(fā)電量,從而進一步降低發(fā)電成本;顯著提高太陽能電池芯片的使用率。
三結(jié)砷化鎵聚光電池具有良好的耐熱、耐輻射等特性,已廣泛應(yīng)用于空間領(lǐng)域。目前多結(jié)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已達到40%,而硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率相對僅有27%。硅電池只針對一部分太陽光譜波段吸收,多結(jié)太陽能電池對絕大部分的太陽光譜響應(yīng)。馬德里理工大學(xué)太陽能研究所主任Antonio Luque認為目前硅太陽能電池已經(jīng)到達其理論效率的極限,但他相信單片集成的III-V族電池的效率至少能達到50%。
聚光太陽能系統(tǒng)具有眾多優(yōu)勢
太陽能電池效率每年以1-1.5%的速度穩(wěn)步增長,2015年可達到50%,理論極限70%。多結(jié)電池具有優(yōu)良的溫度特性。
利用高效的太陽能電池,半導(dǎo)體芯片使用量遠小于傳統(tǒng)光伏?蓮V泛利用傳統(tǒng)原材料(塑料,鋼材,鋁板等),進一步降低成本。模組生產(chǎn)線前期投入少,擴充產(chǎn)能快。單位面積發(fā)電量大,系統(tǒng)占地面積小。利用太陽追蹤系統(tǒng)可進一步提高發(fā)電量。適合大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電站的建設(shè)?稍陧椖康攸c附近組建模組組裝廠,進一步降低成本。低耗能,無污染,環(huán)境影響小。
不同的太陽能發(fā)電技術(shù)有不同的使用領(lǐng)域,各種光伏技術(shù)將長期共存于不同的細分市場,CPV技術(shù)主要應(yīng)用于大規(guī)模光伏電站和太陽輻照強烈的地區(qū)。目前從太陽能電池產(chǎn)量來看,晶硅電池仍占據(jù)主導(dǎo)地位,2009年晶硅電池占78%左右的市場份額,薄膜電池22%的市場份額。但隨著聚光光伏技術(shù)進步和效率提升,建設(shè)成本將不斷降低,聚光太陽能系統(tǒng)將是太陽能發(fā)電的又一重要選擇。據(jù)三安光電公司預(yù)測隨著聚光技術(shù)的成熟和產(chǎn)業(yè)規(guī);,CPV成本將低于硅基和薄膜太陽能技術(shù),在2012年達到或接近平價上網(wǎng)的水平。
聚光光伏展望
聚光光伏太陽能技術(shù)發(fā)電效率高,適合大規(guī)模光伏電站建設(shè),在多種太陽能技術(shù)中具有獨特的優(yōu)勢。未來隨著技術(shù)的成熟、市場接受度的提高,未來產(chǎn)能擴張并伴隨大規(guī)模電站招標(biāo),聚光太陽能預(yù)計將實現(xiàn)從無到有、從示范走向產(chǎn)業(yè)化的快速發(fā)展道路。
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