高倍聚光光伏（CPV）并不屬于比較新的技術，美國SANDIA實驗室在上個世紀60年代即已開發出第一個聚光光伏系統，時間上只是稍晚于晶硅電池技術的發展，但為何在晶硅電池如今已占全球80%以上光伏市場之后，聚光光伏才開始發力呢？
　　技術進展快速
　　近年來一直專注于CPV技術的俞容文博士認為，是技術的積累與進步促進了CPV在近年來的發展。他介紹說，聚光光伏采用的多結III-V族太陽能電池的光電轉換效率在上個世紀的進展一直很緩慢，但在進入21世紀之后，其轉換效率以每年1%到1.5%的速度增長,并迅速超過了40%。
　　據了解，多結電池的每層都可以吸收不同光譜范圍的太陽光，因此其具有更高的光電轉換效率，理論上能接近70%。
　　俞容文博士表示，采用多結太陽能電池的高倍聚光技術而帶來的系統高效率是聚光光伏的最大亮點。目前高效太陽能聚光光伏發電系統模組的轉換效率已接近30%，而且未來提升空間巨大。但對現有的其它太陽電池發電技術來說，30%已是其無法跨越的物理極限。
　　CPV可分為高倍聚光和低倍聚光，采用多結太陽能芯片的一般稱為高倍聚光(HCPV)，聚光倍數達到500或1000以上；而采用單結砷化鎵芯片或硅材料的是低倍聚光(LCPV)，聚光倍數在3～100左右(作者注：本文提到的CPV是指高倍聚光)。
　　據報道，高效率多結太陽能電池實驗室光電轉換效率目前已達到41%，是晶體硅電池技術的兩倍。不久前，波音旗下Spectrolab公司宣布已開始量產平均轉換效率為39.2%的最新C3MJ+陸基三結太陽能電池。而三安光電與美國Emcore公司合資成立的日芯光伏科技有限公司則表示，其批量生產的高性能三結太陽電池芯片光電轉換效率已達到41%。
　　上海陽遠新能源科技有限公司副總經理陽小兵在接受記者采訪時表示，CPV技術的發展實際上與薄膜電池有些相似，技術出現和發展的時間并不短，但因各種原因應用發展一直比較緩慢。據陽小兵介紹，現有的專注于CPV技術的公司中超過20年發展歷史的有好幾家，其中以美國的Amonix和Entech以及澳大利亞的SolarSystem較為知名，這幾家公司基本上是隨著太陽能光伏地面應用開始就一直在專注于CPV技術。他認為，CPV屬于真正環保節能的環境友好型技術，其優勢除了光電轉換效率高和能量回收期短（不存在高耗能問題）外，還表現在系統占地面積少以及系統壽命終止時材料可回收率高（約90%或更高）等方面。
　　模塊效率方面，公開的數據是目前規模化電站中CPV模塊效率已經達到25%～27%，EPIA預計2012年這一數據將提高到30%。從國內來看，上海聚恒在青島建成的200KW高倍聚光光伏電站使用576倍聚光，其直流效率達到25%；三安光電青海格爾木已經安裝完成的1MW聚光光伏電站實際運行測試結果表明，標準測試條件下其模組最大光電轉換效率為26.8%，最小為23.1%，平均光電轉換效率約25%。另據日芯光伏市場項目經理姜澤宇介紹，該公司自主設計生產的500倍和1000倍聚光光伏發電系統效率分別高達26%和28.5%，是目前國內光學效率最高、組件轉換效率最高的CPV系統。
　　對光伏技術而言，效率是決定成本的重要因素，而這正是聚光光伏技術的最大潛在優勢。種種跡象似乎都表明，高倍聚光光伏正進入一個快速發展時期。

　　示范規模越來越大
　　使得聚光光伏產業近年來開始快速發展的另一個原因，在于規模化促進系統成本的降低。據不完全統計，2010年全球約有20MW聚光光伏系統開建，其中已有多個商業規模的聚光光伏電站建成并網，另有數個10MW及以上級別高倍聚光光伏項目獲批。近日有消息稱，Amonix計劃在美國科羅拉多州建設全球迄今最大的30MW的CPV電站項目已于近期完成簽約；而SolFocus不但已在加州建成1MW聚光光伏電站，同時還將在西班牙南部建設10MW聚光光伏電站。俞容文指出，SolFocus的加州1MW項目證明了CPV的商業可行性，兆瓦級CPV電廠開始具有投資價值。
　　國內來看，三安光電在青海格爾木投建的3MW聚光光伏電站，已經完成其中1MW的系統安裝并已開始發電；上海聚恒太陽能在青島建成200KW高倍聚光光伏電站；以及利達光電計劃在新鄭機場高速公路兩旁建設10公里共10MW高倍聚光光伏電站。同時，上海聚恒太陽能還將計劃在中國西部和北部建設兆瓦級聚光光伏試點電站。另外，俞容文向本刊記者透露，石家莊明德投資公司已計劃在河北西柏坡開建目前世界上規模最大總裝機容量達120MW的聚光光伏電站，該電站已完成前期土地評估程序及其他審批手續，今年將分批陸續開工。
　　市場調研機構預測，2011年全球CPV市場規模將達到500WM。另據美國可再生能源研究所預測，到2020年，全球聚光光伏發電規模將達到數十吉瓦的產業規模。
　　目前國內在建CPV項目中，三安光電青海格爾木3MW項目因其與美國Emcore公司合資設立日芯光伏科技有限公司而備受業界關注。
　　據三安光電企劃經理同時亦兼任日芯光伏科技有限公司市場項目經理的姜澤宇介紹，目前青海格爾木聚光光伏電站的前期1MW已經成功并網，二期工程也已啟動，預計2011年7月份完成全部3MW裝機目標，其中二期工程將全部采用合資企業日芯光伏的技術。姜澤宇表示，二期工程將采用高達1090倍的聚光倍數，相比一期會減少電池芯片的使用量；其新型玻璃基聚光透鏡也使系統光電轉換效率更高，系統可靠性也將進一步提高，同時還降低了后期維護成本；另外由于模組體積減小，使得太陽追蹤系統更加輕便，安裝及維護更加靈活。
　　姜澤宇還介紹說，三安青海格爾木CPV項目的成功讓業界感到驚嘆，其10月份日均發電4540度，最高日發電量超過6100度，比晶硅電池發電量高出30%。另外由于系統采用了雙軸跟蹤，使得系統有效利用小時數平均每天達到近5個小時，而且在有效小時內的發電量比較穩定。

　　仍有諸多技術問題有待解決
　　上海太陽能工程技術研究中心主任李紅波認為，高倍聚光光伏系統的電池和聚光鏡的技術穩定性以及系統散熱、高精度跟蹤的可靠性等問題阻礙了其商業化。他介紹說，聚光電池采用特殊的工藝，不同的倍數有不同的設計，因此其存在系統標準化問題，是規模化生產的一大障礙；而聚光鏡固有的光學特性和光損失，將對系統穩定性構成威脅；同時，經過聚光之后太陽能電池溫度會迅速升高，如果要有效降低電池溫度，就必須加快散熱，這會使系統成本大幅上升；而且聚光光伏所需的砷化鎵電池與普通砷化鎵電池也有所不同，因為聚光之后電流增大，對電池表面載流能力的要求也提高，從而對砷化鎵材料的要求也更高；另外，聚光光伏需要直射光，因此需要更高的跟蹤精度，這不僅對系統可靠性提出挑戰，其成本增加更是商業化發展急需解決的問題。
　　俞容文也表示，CPV系統的可靠性與穩定性還有待規模化的進一步檢驗。在他看來，盡管聚光太陽能電池的研究歷史并不短，但其真正開始建設示范電站也只是最近3至5年的事。包括聚光鏡的可靠性和跟蹤系統的穩定性以及精度，都是聚光光伏商業化的難點。其中，聚光太陽能電池的高聚光比使電池芯片表面溫度過高，這會影響到實際的轉換效率，因此散熱問題比較突出。而且高聚光比使得實際使用的電池尺寸很小，這對配套的光學元件的加工精度提出了很高的要求。
在記者的采訪中，多位專業人士都提到跟蹤系統對于聚光光伏的重要意義。由于CPV是將太陽的光線精準聚焦，因此必須要有高精度的追蹤系統與電池組件相互配合才行，一旦入射角偏離0.5度，在400倍的透鏡作用下光學效率將衰減至64%；如果入射角偏離1度，光學效率甚至將降低為零。
　　但作為專業追日跟蹤系統生產商，上海陽遠新能源科技有限公司副總經理陽小兵則認為，盡管CPV系統涉及的技術門類比較多，但真正屬于核心、尖端技術的只有聚光電池部分，其他均屬于常規技術，不存在技術瓶頸與障礙。他表示，目前的追日跟蹤技術，無論是機械部分的穩定性，還是控制系統的精度，都已經不存在技術障礙。只是由于聚光光伏系統要經受安裝地區惡劣的氣候條件，如風、沙、冰雹、雨、雪等的侵蝕和損壞，因此跟蹤系統的可靠性仍需進一步提高。在他看來，CPV系統的關鍵在于如何有機地將現有技術組合在一起，并提高系統的穩定性和可靠性。
　　陽小兵表示，上海陽遠一直都在跟蹤聚光光伏技術的發展。他認為，CPV系統只適合在光照更充足、直射光比例更高的地區使用，可能會成為這一技術規模化發展的另一制約。同時，因為CPV系統對逆變器性能的需求也不一樣，而目前尚無CPV專用逆變器生產，這亦是CPV技術推廣需要解決的問題。
　　由于聚光光伏結合了光學、控制、機械等多學科技術，因此其研發投入可能也相比晶硅技術要更高一些。聚光光伏發電采用III-V族半導體材料，盡管其約為70年的使用壽命遠高于晶硅電池的30年，但其制作工藝復雜，集成系統性要求較高，因此技術難度相對更大。
　　李紅波表示，聚光光伏發電要得到推廣，還需要業界加大投入。因為聚光光伏的市場還沒有真正啟動，所以一些配套材料的廠家對投入資金進行研發的積極性并不高。要解決聚光光伏存在的問題，必須在跟蹤系統、玻璃透鏡、封裝材料等各環節實現突破，需要從事不同領域的廠家共同努力，而不僅僅是解決太陽能電池的問題。如果能盡快解決上述問題，CPV技術將在大型電站特別是超大型電站應用方面具有很大的優勢。
　　發改委能源研究所研究員王長貴先生在接受本刊記者采訪時表示，從全球光伏技術的發展趨勢來講，高倍聚光光伏的確是一個很有前景的研究開發方向，但眼下來看，這一技術的可靠性和穩定性方面還需要不斷提高，目前大規模產業化還需慎重。

　　成本還是最大制約因素
　　無論是哪一種光伏技術路線，成本問題都是其規模化發展永遠也繞不開的門檻。王長貴也表示，目前國外同樣也認為聚光光伏產業化還需時日，主要原因還是電池（砷化鎵）太貴。但他強調，CPV技術是未來很重要的一個方向，只是產業化還有距離，成本還需要下降。
　　在談到成本問題時，俞容文同樣也認為，目前CPV尚無法勾畫出明確的成本降低路線圖。在他看來，只有在規模化示范的基礎上，才有可能逐漸摸索出CPV技術的成本下降曲線。
　　聚光光伏發電應用系統成本主要包括兩個部分，一是聚光光伏電池組件成本；二是安裝成本，包括設計、施工、平衡系統、電網接入等。據陽小兵介紹，目前CPV系統價格約為25～30元/W。他認為，國內CPV系統的規模化應用會在2013年前后出現，屆時其系統價格可能接近12～15元/W。同時，隨著電池轉換效率的提高和聚光模塊設計技術的逐步成熟，聚光光伏發電的成本還將大幅下降。
　　俞容文博士比較贊同陽小兵對CPV系統成本的判斷。但他強調，目前聚光光伏系統EPC總成本大約還是需要50元/W左右，相對來說還是較高。
　　在投資回收期的計算方面，業內人士看法并不一致。李紅波認為，除了考慮系統維修成本外，聚光太陽能電池的壽命也是需要考慮的問題，對同樣一塊電池而言，其輻射的光子總量是一定的，在聚光之后加快了光電轉換的速度，但這樣的電池是否還能維持通常要求的25年壽命，有待進一步驗證。

　　日趨接近商業化臨界點
　　俞容文博士介紹說，目前多結太陽能電池由于每一種半導體材料具有不同的禁帶寬度，分別對應不同的太陽光譜，可以對太陽光進行從藍光、可見光到紅外光的全譜線吸收。這種多結太陽能電池的聚光倍數可以達到1000倍～2000倍，在聚光之后，其轉換效率可以在30%的基礎上再增加8%～10%。他認為，效率的提升會極大地促進CPV系統單位成本的降低，使得這一技術更加具備競爭力。去年以來，已經有多家商業化III-V半導體材料制造商進入CPV領域，如JDSU、IQE、Spire等，這很可能讓今年CPV芯片的供應和價格向有利于CPV產業化的方向發展。
　　但他同時也表示，聚光倍率的提高是有限度的。隨著聚光倍率的提升，盡管光能利用效率提升與成本降低明顯，但隨之而來的是光學系統難度加大、追日跟蹤精度的提高與散熱問題突出，超過1000倍的聚光光伏發電系統對光學系統、追日跟蹤系統及散熱技術都提出了新的挑戰。
　　有分析師表示，聚光光伏技術由于具有十分突出的優點，將是未來光伏領域中最被看好的發電技術之一。除了高轉換效率外，聚光光伏耗水量少也是一個明顯的優勢，尤其針對只適合建于荒漠缺水地區的大型地面電站而言，這更是一個突出的優勢。而從目前的技術研究動態來看，已有一些光伏科研部門在跟蹤器跟蹤精度的提升上取得了突破性進展，相信在未來幾年，該技術的可靠性將逐步得到完善。
　　姜澤宇認為，CPV行業的發展主要依賴兩大方面的支持，一是政策，目前國家相關部門已經認識到CPV技術的優勢，并已開始在政策方面予以扶持，這無疑會給CPV的發展帶來很大的空間。二是行業自身的發展，隨著示范項目越來越多，系統可靠性將顯著提升，這會促進CPV技術早日商業化發展。
　　實際上，在科技部2010年10月20日發布的“863計劃”關于“先進能源技術領域新型太陽能中試及前沿技術主題項目申報指南”中，已有關于“高倍聚光化合物太陽能電池規模化制造關鍵工藝設備國產化及兆瓦級產能的中試示范線”課題。據俞容文介紹，根據目前的申報情況來看，如無意外，國內有幾個單位可能將獲得相關課題經費支持。
　　盡管還不能確定聚光光伏未來的市場前景，但目前投身于這一領域的知名企業已經越來越多，包括Boeing、Amonix、夏普、Practical Instruments以及國內的三安光電、利達光電、水晶光電、萬家樂、漢龍集團、昊陽新能源等。
　　據悉，日芯光伏科已規劃2011年聚光光伏太陽能系統的產能達到100MW，2013年達到500MW，2015年達到1000MW。同時，日芯光伏還將與神光新能源等合作主要在西北地區大力開發國內聚光光伏發電市場。
　　昊陽新能源董事長張海平認為，隨著規模化發展，CPV技術在2013年很可能達到每度電0.5到0.6元錢的較低價格，這相對于晶硅技術來說有著顯而易見的優勢。
　　從整個光伏技術領域來看，促進原材料成本降低和改變生產工藝等角度來降低系統成本的方式，目前已越來越趨于平緩，短期內大幅降低光伏系統成本的可能性越來越小。而聚光光伏技術則是通過減少太陽能電池片需求量，即通過減少系統所需高成本半導體材料的方式來降低系統總成本，這至少是一種不同角度的思維，或許能為促進光伏發電盡早平價上網闖出一條新路也未可知。
　　況且，不同的太陽能發電技術有不同的使用領域，CPV技術更適用于太陽輻照強烈地區的大規模并網光伏電站，隨著聚光光伏技術進步和效率提升，以及CPV設備制造成本不斷降低，其或將成為太陽能發電的又一重要選擇。