眼下,太陽能光伏產業因全球宏觀經濟形勢和各國產業政策的調整而步入產業寒冬,正面臨著行業的重新洗牌。

　　同時,由于成本高昂以及缺乏有競爭力的裝機成本和上網電價,作為清潔能源的光伏產業一直沒有取得突飛猛進的發展,業界曾將目光集中在改進多晶硅和太陽能電池的生產工藝上,但效果非常有限。從技術上解決光伏發電的成本問題,已經成為制約行業發展的根本性問題。

　　然而,作為太陽能晶硅光伏電池、薄膜光伏電池之后的第三代光伏技術――聚光光伏正在展露芳姿,并以非同尋常的高效光電轉換率迅速吸引了人們的目光。

　　聚光光伏作為新一代太陽能光伏發電技術,能否憑借后發技術優勢提振已經陷入困境的光伏產業呢?

　　當光伏發電遇到聚光鏡

　　山東省臨邑宇影光學儀器有限公司投資建設了一個小型聚光光伏實驗發電站,目前已經建成發電。

　　12月3日,宇影公司總經理李正坤對記者說,“我們這座聚光光伏發電站由768塊菲涅爾透鏡和電池片組成,采用光感和太陽能角度計算的智能化控制,可實現對太陽光的自動追蹤,光電轉換率可達28%。在標準測試條件下,系統峰值功率可達10.8千瓦,年可發電1.9萬度。”

　　“聚光光伏說起來也很簡單,就像用放大鏡聚焦陽光點著火柴一樣的道理”,李正坤介紹說,“這一系統采用透鏡聚光的方式把陽光匯聚在一個微小的區域(焦斑),這樣太陽能電池僅需焦斑面積的大小即可,大幅減少了太陽能電池的用量；系統通過采用光電轉換效率更高的砷化鎵電池,使整個發電系統光電轉換效率高達28%,并且正隨著規模化、產業化水平的進步而提高。”

　　同時,為充分利用太陽能資源,聚光型光伏發電系統還配備了陽光追蹤系統,相比于平板硅光伏發電,在同樣的光接收面積條件下,聚光型光伏發電可增加50%的產能,而對于同樣的輸出功率,可節省30%的系統材料以及占地面積。

　　宇影公司是我省較早涉足太陽聚光領域的企業,其自主研發的菲涅爾透鏡產品,能將太陽光聚焦到入光面1/10至1/1000甚至更小的接收面(高性能電池片)上,比傳統平板光伏發電效率提高30%以上,可滿足太陽能聚光發電和聚熱系統中高能量高溫需求。

　　目前,宇影公司在建的“第三代聚光光伏發電菲涅爾聚光鏡擴建項目”總投資1.2億多元,已經獲得省新能源產業發展專項扶持資金500萬元,并已入選國家“863”計劃,或將成為聚光光伏產業發展的代表之一。

　　突破光電轉換瓶頸

　　聚光光伏技術被看作是未來取代部分晶硅市場的第三代光伏技術,它具備晶硅電池無法比擬的優勢,近幾年取得較大的發展,目前全球已經開展了很多研究項目,并建成了許多示范工程。

　　目前,聚光光伏發電光轉化效率最高可達30%左右,高于晶硅電池片約1倍；其使用壽命約70年,遠高于晶硅電池片的30年,而且,具有生產制造過程污染少等特點,因此會帶來一定的市場需求。

　　業內專家表示,一般聚光光伏發電的理論轉換效率約為70%,即使除去實際應用中的損耗,未來一兩年聚光轉換效率還會有很大的突破。如果能實現大規模制造,其發電成本可以大幅下降,甚至達到煤電發電成本。

　　但截至目前,全世界用于聚光光伏的投資僅約10億美元,在太陽能發電市場僅占很小的部分,大約為0.1%,而且投資項目規模小、范圍窄。

　　這主要是因為,與傳統光伏發電比較,這是新技術,并且成本高。盡管原理簡單,實際上卻涉及力、熱、光、電、機械、電子、自動化控制等綜合性技術,需要解決太陽跟蹤、光效、散熱等一系列問題。

　　特別是,聚光光伏發電中的砷化鎵聚光電池(也叫“多結三五族”太陽能電池),雖然有比晶硅電池和薄膜電池更高的轉換效率和吸收光譜范圍廣、衰減慢、耐溫性好、有效發電時間長等顯著優勢,但這一材料原本是航天材料,在光伏電站中商業化運用是最近兩、三年的事情,由于下游設備制造商的產能都不大,沒有規模化運用,成本自然居高不下。

　　除此之外,聚光光伏還要求太陽跟蹤系統、機械系統、電子系統、光學系統、散熱系統等能夠協同一致,因而技術難度較傳統的多晶硅、薄膜電池系統也高出不少。

　　聚光光伏或將顛覆太陽能產業

　　今年1月,由青島哈工太陽能股份有限公司建設的200千瓦高倍聚光太陽能示范電站并網發電,這是國內第一個按照商業化運營建設,且并網發電、投入運營的高倍聚光太陽能電站,也是目前國內轉換率最高的并網太陽能發電站。目前,其平均發電成本0.62元/千瓦時,基本達到設計要求。青島哈工太陽能研究院院長楊書華介紹,從理論上講,放大倍數越高,芯片的材料就越節省。一塊用在聚光光伏發電上的電池,其造價是晶硅電池的100倍。不過,如果透鏡與電池之間的倍數能超過300倍的話,那么,聚光電池的成本也就與晶硅電池的成本持平了。所以,各企業都在研究放大倍數更高的聚光光伏產品,這樣可以節省更多的材料。

　　目前,該企業已經啟動了國內最大的高倍聚光太陽能發電產業化基地――500兆瓦高倍聚光光伏電池、組件及配套產品生產線建設。據介紹,經過研究改造,新的高倍聚光光伏組件的聚光倍數將高達1180倍(目前示范電站光伏組件的聚光倍數只有576倍),發電效率將提高30%；發電成本也將降至0.41元/千瓦時。相比晶硅以及薄膜電池產業來說,聚光光伏是一個具有極大誘惑力的市場。目前,投身于此行業的國內外公司已經越來越多,其中包括波音、夏普、三星以及國內的三安光電、漢龍集團、上海聚恒等。這必然會帶來聚光光伏發電成本的大幅下降,隨著技術的進一步成熟,市場也會不斷變大。

　　據業內人士預測,隨著技術的成熟和產能增加,聚光技術擁有廣闊的產業及技術發展空間,同時,聚光光伏一旦有了規模效應,成本將會大幅下降,將對太陽能產業產生顛覆性影響,聚光光伏規模化發展指日可待。