截至2014年為止,聚光光伏公司幾乎全軍覆沒,其市場化進程遭到嚴重挫折,聚光光伏技術還有前途嗎
日漸凸顯的競爭優勢 事情總是具有奇妙的兩面性。砷化鎵帶來聚光光伏系統成本提高的同時,也帶來了光電轉換效率提升的新希望。
根據文獻報道,聚光光伏電池的效率每年提升大約為0.9%。2014年,多結半導體(基于砷化鎵材料系列)電池的轉換效率已經達到了46%,其組件效率也到達了36.7%。這還遠遠未達到其理論上的光電轉換效率上限(~70%)。
而與此同時,現在的硅基光伏卻已經非常接近實驗室和理論轉換效率了(28%)。
從成本上來說,由于高倍聚光系統設計普遍采用高聚光比的緣故,砷化鎵材料在整個聚光系統中的成本比例僅為10%左右。而近幾年來,聚光光伏系統的成本下降十分顯著,這包括電池接收器封裝、模組組裝、跟蹤器、光學系統等幾個核心部件。
由于砷化鎵材料在民用市場特別是LED (發光二極管)中的廣泛應用,大大帶動了其成本的下行。跟蹤器也逐漸在平板光伏系統中得到更多應用,其可靠性開始得到認可。光學系統上高倍聚光的主流是采用菲涅耳平板透鏡的設計,大多采用廉價的PMMA材料。
因為高倍聚光的市場還不大,價格信息不透明。但是樂觀的估計表明,現在整體設備價格應該非常接近于平板硅基太陽能電池。加上同等裝機容量的聚光光伏系統比固定安裝式平板系統多40%以上的發電量(不是轉換效率高,是因為帶跟蹤系統),在陽光充沛地區,其平準化電力成本(LCOE或度電成本)已經和普通固定式平板光伏在一個水平了。
影響市場擴大的因素 首先,是應用區域的限制。前文提到,因為聚光光伏的技術特點,只有直射陽光能被利用,在陽光充沛、直射陽光成分高的地方,聚光光伏才能體現出優勢。
一般認為,在直射陽光要達到2000kWh/m2/a的地方,使用高倍聚光的度電成本才可以與平板光伏比擬。在國內,目前適合聚光光伏的區域只能優先考慮西藏和西北的一類陽光資源地域。
其次,聚光光伏要形成一定的產能,才能有效的降低系統設備成本。
再者,聚光光伏的設計各個廠家都不一樣,難以形成外觀、技術規格上的統一標準,這也影響了其市場推廣。不過,現在采用多結半導體芯片、菲涅耳透鏡點聚焦、被動散熱、雙軸高精度跟蹤器等,已經形成高倍聚光光伏的主流設計。
目前,看起來似乎是多晶硅、單晶硅光伏產品占據了絕大部分的光伏市場,但是必須認識到,光伏本質上還是一種處于不斷進步中的技術。除了硅基材料以外,還有CIGS、CdTe、GaAs、鈣鈦礦甚至有機太陽能材料,等等。美國第一太陽能公司憑借CdTe薄膜組件甚至一度成為全世界出貨量最大的光伏組件公司。另外,不同的太陽能技術路線,也有其適合的應用市場,在大型荒漠地面電站,聚光光伏就比平板太陽能有優勢。
在談論聚光光伏的時候,人們經常使用平準化電力成本(LCOE)一詞,有時候則是用度電成本。
這表明了聚光光伏一開始就是沖著平價上網的目標而來的。而聚光光伏產品生產過程的低能耗也常常被提起,其能源回報期在6個月左右,這也低于一般多晶硅產品兩年左右的能源回報期。
聚光光伏在其發展的近30年間,出現了大大小小幾十家公司,包括一些集團公司下的子公司和上市公司下的事業部,但一直沒有出現過一家獨立的上市公司。
由于晶硅光伏產品成本一路下降,截至2014年為止,聚光光伏公司幾乎全軍覆沒,其市場化進程遭到嚴重挫折。
作者:俞容文 來源:《太陽能發電》雜志
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