使用晶硅電池和薄膜電池進(jìn)行光電轉(zhuǎn)換,分別是第一、第二代太陽(yáng)能利用技術(shù),均已得到了廣泛應(yīng)用。利用光學(xué)組件將太陽(yáng)光匯聚后,再進(jìn)行利用發(fā)電的聚光太陽(yáng)能技術(shù),被認(rèn)為是太陽(yáng)能發(fā)電未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)的第三代技術(shù)。
聚光型太陽(yáng)能(Concentrator Photovoltaic, CPV)是指將匯聚后的太陽(yáng)光通過(guò)高轉(zhuǎn)化效率的太陽(yáng)能電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù),CPV是聚光太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)中最典型的代表。與晶硅和薄膜型平板式太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)相比,CPV因其高轉(zhuǎn)換效率和小得多的半導(dǎo)體材料用量,是最具有發(fā)展成為大型支撐電源潛力的太陽(yáng)能發(fā)電方式。通過(guò)簡(jiǎn)單復(fù)制的規(guī);渴穑瑔我籆PV電廠可以輕易達(dá)到MW級(jí)規(guī)模,未來(lái)這一數(shù)字甚至有望達(dá)到100MW。
聚光型太陽(yáng)能優(yōu)勢(shì)
CPV技術(shù)優(yōu)勢(shì)明顯。首先是具有極高的規(guī);瘽摿,因其光電轉(zhuǎn)化效率高等特點(diǎn),是在可預(yù)見(jiàn)的未來(lái)時(shí)間里能用于建造大型支撐電源的最理想的太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)。
其次,成本下降空間巨大。CPV技術(shù)極大地減少了光電材料的使用量,而光電材料是太陽(yáng)能電池中成本最高的部分。與晶硅和薄膜太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)相比,CPV目前3-4美元/Wp的建設(shè)成本并無(wú)優(yōu)勢(shì),但作為一項(xiàng)新興技術(shù),隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大、電池效率的提高、聚光模塊的改進(jìn)等,成本有巨大的下降空間。
第三,占地面積小。在同等發(fā)電量的情況下,CPV電廠的土地占用面積比平板式太陽(yáng)能要小得多。CPV系統(tǒng)由支柱承載其主要結(jié)構(gòu)體,占地面積極小,且由于系統(tǒng)在地面產(chǎn)生的陰影面積是移動(dòng)的,所以對(duì)電廠所在地的生態(tài)影響也較小,面板下方的土地仍然可以用于畜牧等用途。
第四,耗水量極低。通常具有高太陽(yáng)輻射的地區(qū)都比較缺水,CPV系統(tǒng)的整個(gè)發(fā)電過(guò)程中完全不需要水,僅需少量水用于清潔太陽(yáng)能組件的玻璃外殼。與聚光光熱(CST)、核電、IGCC等清潔發(fā)電技術(shù)相比,CPV有著明顯的節(jié)水優(yōu)勢(shì)。
另外, CPV技術(shù)還有另一個(gè)特別吸引人的地方:該技術(shù)所使用的97%的材料(大部分為玻璃和鋁)都可循環(huán)利用。由于成本降低,使用CPV技術(shù)的發(fā)電廠能夠在6個(gè)月之內(nèi)收回成本。
更為奇妙的是,CPV技術(shù)允許接收太陽(yáng)能的玻璃陣列不規(guī)則排列,從而可以最大程度地開(kāi)發(fā)可利用土地,將太陽(yáng)能利用最大化。而且因?yàn)樵撓到y(tǒng)能夠在白天跟蹤太陽(yáng)移動(dòng)軌跡,人們甚至可以在玻璃陣列下面種植莊稼。
與傳統(tǒng)光伏產(chǎn)業(yè)的共存
盡管成本低廉,但CPV并不對(duì)傳統(tǒng)的太陽(yáng)能光伏產(chǎn)業(yè)構(gòu)成威脅,因?yàn)镃PV與傳統(tǒng)PV所適用的領(lǐng)域不一樣。前者更適合大規(guī)模設(shè)施,宜于建成發(fā)電廠;而后者更適合分散的小規(guī)模應(yīng)用,如應(yīng)用于房頂之上。但這項(xiàng)技術(shù)卻對(duì)大型聚熱太陽(yáng)能發(fā)電廠構(gòu)成了實(shí)實(shí)在在的威脅。
目前,全球大概有十幾家起步公司也正躊躇滿志地加入CPV的競(jìng)爭(zhēng)行列。SolFocus只是眾多致力于CPV技術(shù)研究的公司中的一個(gè)。該公司使用的聚光光伏發(fā)電模型的基本單位是一個(gè)由兩面鏡子組成的系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi),陽(yáng)光通過(guò)感光桿被引至面積僅為1平方厘米的光電池。一塊太陽(yáng)能面板由許多這樣的單位組成,而太陽(yáng)能面板置于跟蹤裝置上,可以隨著太陽(yáng)位置的變化東升西落。這樣一來(lái)便極大地提高了太陽(yáng)能的利用與轉(zhuǎn)化率。
不過(guò),CPV技術(shù)和規(guī);M(jìn)度依然存在不確定性。作為一項(xiàng)正在由實(shí)驗(yàn)室走向工程化的新技術(shù),CPV的技術(shù)路線尚未定型,產(chǎn)業(yè)鏈也未形成。另外,CPV的技術(shù)特性要求其安裝地的全年太陽(yáng)輻射強(qiáng)度達(dá)到1800kWh以上,全球滿足這一條件的地區(qū)主要包括:美國(guó)西南部、歐洲南部、非洲北部南部、中東地區(qū)以及澳大利亞,我國(guó)西北部也有一些地區(qū)具有建設(shè)CPV系統(tǒng)的較好自然條件。