一、前言
太陽能發電系統的價格一直居高不下!主要原因是因為太陽能的密度低!太陽照射到地面上的平均光強為1千瓦/平米;單晶硅的轉化率可以達到23%,多晶可以達到16%,薄膜只能可以達到8%。轉換效率最高的砷化鎵電池片能到35%以上,但是用砷化鎵制造的太陽能發電系統整體轉換效率只有25%左右。
所以為了降低太陽能發電系統的價格,增加太陽光強是一個好的解決辦法,要想增大光強需要用凸透鏡或者菲尼爾透鏡或者反光板把光聚起來;這樣就能大大降低硅與砷化鎵的使用量,從而降低太陽能發電系統的價格;這就是CPV(聚光光伏發電系統)的由來。
二、CPV系統的技術難點
CPV太陽能發電系統原理比較簡單,為什么到現在全世界也沒有幾家公司做出特別穩定且便宜的發電系統呢!在CPV領域原則上講聚光倍數越高造價就越便宜但是使用聚光的方式就會出現以下問題。
1、 讓單晶硅承受較高倍聚光
雖然砷化鎵可以承受1000倍的光強,但是現在砷化鎵價格昂貴,并且砷化鎵中的砷是劇毒物質,不可能大幅度的降低制造成本,另外在以環保為主題的國際環境下也不可能大量使用,最后只能是單晶硅;但是單晶硅一般只能承受3到5倍的光強,在CPV領域3到5倍的聚光幾乎不怎么能降低成本,要想大幅度降低成本必須達到10左右。為了達到10倍的聚光必須用特制的單晶硅。
2、 散熱:
普通的硅光電池板在夏日中午時溫度能到75度以上,普通的硅電池板在兩倍太陽光強下時間一長就會起泡,在5倍太陽光強下10分鐘就會就會起泡,在10倍太陽光強下5分鐘就會起泡,起泡后太陽能電池片就會被氧化,在很短的時間內就會大幅降低效率,另外起泡后由于受熱不均勻,常常有電池片炸裂的,這樣系統就完全不可用。
如果太陽能電池板使用鋁或者銅制的散熱片進行自然散熱,需要大量的散熱片,造價特別貴,貴到比硅光片還要貴;如果使用強制風冷,就要使用大量的電能,得不償失,并且風扇的壽命與可靠性不高,要想達到高可靠性必須有錯誤檢查與冗余設置,這樣就會成幾倍增加造價,如果在夏天的中午風扇壞了,整個硅光電池板有可能被徹底燒壞。如果使用水冷除了要使用電力外,造價也不便宜,水冷由于管路多,連接點多,還需要水泵,故障點必然多,可靠性還不如風冷,當然水冷的效率要高于風冷,但是在故障率決定一票否決制的太陽能系統中不可用。