聚光光伏
| 聚光光伏 |
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中文名；聚光光伏 外文名；CPV 12年銷售額；3.25億美元 顯著優點；高光電轉換效率 |
聚光光伏(CPV)是指將匯聚後的太陽光通過高轉化效率的光伏電池直接轉換為電能的技術，CPV是 聚光太陽能發電技術中最典型的代表。[1]
目錄
簡介
使用晶硅電池和薄膜電池進行光電轉換，分別是第一、第二代太陽能利用技術，均已得到了廣泛應用。利用光學元件將太陽光匯聚後再進行利用發電的聚光太陽能技術，被認為是太陽能發電未來發展趨勢的第三代技術。
市場展望
據IMSResearch最新發布的報告透露，2012年聚光光伏市場規模將實現翻番，達到近90MW，銷售額達3.25億美元。此外，IMSResearch預計到2016年這一新興技術的裝機量將快速發展，總裝機量將達到近1.2GW。
IMSResearch日前發布的《2012年全球聚光光伏市場》報告指出，到2012年聚光光伏市場裝機量將達到近90MW，同時營收將增長逾60%至3.25億美元。這家研究公司預測，儘管受到來自傳統光伏系統強有力的競爭，但聚光光伏系統在目標市場仍然充滿吸引力。IMSResearch分析師以及這份報告的作者之一JemmaDavies認為:"聚光光伏系統供應商正被迫不斷削減成本，從而使CPV系統成本能與快速下跌的光伏系統成本相競爭。相對來說，聚光光伏仍是新興技術，面臨着其可融資性的問題。儘管如此，聚光光伏系統供應商仍在美國市場取得了很大的進展，預計2012年市場占有率將達到13%，到2016年將進一步增至27%。"
雖然長遠來看，聚光光伏市場仍將是一個細分市場，但這份報告發現，聚光光伏的發展前景仍然十分樂觀。到2016年，聚光光伏將有望達到適宜其發展的高直接正常輻射(DNI,DirectNormalIrradiation)地區(通常是DNI高於6kWh/平米/日的地區)總裝機量的18%。2012年，高倍聚光光伏系統(HCPV)是市場主流。然而，據預測今後五年低倍聚光光伏系統(LCPV)裝機量將快速增長，到2016年將占據聚光光伏市場20%的市場份額。這份報告的另一位作者SamWilkinson補充道:"目前低倍聚光光伏系統供應商尚未大舉進入市場。然而，隨着SunPower等知名企業進駐，2013年裝機量將大幅增長，最終這些產品將占據一定的市場份額。"
據該報告透露，最具吸引力的聚光光伏市場將是美國、中美洲、中東及非洲市場(尤其是南非)。尤其在光照充足的美國西南部、智利、沙特阿拉伯、摩洛哥等地區，聚光光伏系統將呈現高速發展態勢。預計至2016年，聚光光伏系統將占據這些地區光伏裝機市場27%的份額。
IMSResearch在這份2012年報告中提供了30多家聚光光伏系統廠商的資料。截至2011年底為止，由於市場體量尚小，僅前五家廠商就把持了聚光光伏總裝機量的90%。Amonix曾是聚光光伏市場最大的供應商，然而隨着今年初該公司停業及新廠商的進入，市場競爭格局將發生重大改變。據該報告透露，Soitec和SolFocus等廠商將在2012年的聚光光伏市場獲得更大的市場份額。
技術難點
CPV太陽能發電系統原理比較簡單，為什麼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，並且砷化鎵中的砷是劇毒物質，不可能大幅度的降低製造成本，另外在以環保為主題的國際環境下也不可能大量使用，最後只能是單晶硅;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倍的聚光幾乎不怎麼能降低成本，要想大幅度降低成本必須達到10左右。為了達到10倍的聚光必須用特製的單晶硅。
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，起泡後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，另外起泡後由於受熱不均勻，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製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，並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餘設置，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，水冷由於管路多，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於風冷，但是在故障率決定一票否決制的太陽能系統中不可用。
3、反光板:
普通的鏡子，塑料反光板由於反射層與骨架層(比如玻璃)熱脹冷縮係數不一樣在室外2-4年反射面就會脫落，在沙漠高溫差地方可能幾個月就完全不能使用了，並且反光率會慢慢下降。
另外國內外也有用高反射率的薄鋁板，但是這種鋁板不能經受冰雹，並且不能擦洗，如果擦洗會產生永久性損傷，這種鋁板使用期限為8年左右，並且反光率逐年降低，8年就基本只有40%的反光率了，遠遠不能達到太陽能系統要求的25年;鋁板有貼保護膜的，但是保護膜造價高，也不防冰雹，不能解決所有問題。另外為了降低成本鋁板一般都為0.3毫米左右，這樣加工特別困難，加工成本特別高。
4、跟蹤器:
光伏電池只有在聚光器的焦點才能工作，因為地球陽每時每刻都在轉動，所以必須使用跟蹤器才能保證光伏電池處於聚光器的焦點;跟蹤器是CPV系統的主要系統之一，沒有跟蹤器系統就不能運行，跟蹤器除了保證系統能運行外還能比不帶跟蹤的系統平均多30-40%的電。但是跟蹤器是機械結構，長年累月的運行會出故障，並且會有磨損，跟蹤器如果出現故障系統就不能運行(發不出電)，如果有磨損了跟蹤精度就會降低，由於CPV系統對跟蹤精度是有要求的，如果精度降低整個發電系統就不能正常運行。
技術展望
有別於傳統硅晶型以及薄膜型，聚光型太陽光電(HCPV)的技術最顯着的優點在於它的高光電轉換效率。這種太陽電池芯片在聚焦太陽光500倍左右時它的光電轉換效能介於36-40%之間，光電模組的效能在22-28%之間。整個系統的效能在18-20%之間。以年度發電量而言，在相同的條件下，系統(結合雙軸追日技術)約是傳統硅晶型的1.2-1.4倍左右 ，此點是HCPV技術的競爭優勢。HCPV技術最適合應用於大型電廠，特別是在陽光日照充足、乾燥、低濕度的地區 。
目前HCPV 的核心技術-三結化合物電池和高倍聚光技術的開發和製造已經突破了國外企業的封鎖，目前在國內實現大規模量產的企業有國內上市企業三安光電旗下的日芯光伏，他們已經能夠實現1000倍聚光和40%以上的光電轉換效率。
日芯光伏科技有限公司參與了我國《聚光型光伏模塊和模組設計鑑定和定型》認證技術規範制定工作，為通過本次認證，日芯光伏科技有限公司經過了申請、送樣、型式試驗、工廠檢查、合格評定、發證等認證環節，也為我國今後聚光光伏組件的質量認證工作積累了寶貴經驗。
系統效率比較 能量轉化效率
薄膜型太陽能 7%~9%
晶硅型太陽能 14%~17%
第一代核能電廠 30%
火力發電 36.8%
聚光光伏(CPV) 27%~30%
聚光光熱 (CSP) 13%~19%
優點問題
第一， CPV技術由於光電轉化效率高等特點，是能用於建造大型支撐電源的最理想的太陽能發電技術。
第二，與晶硅和薄膜太陽能發電技術相比，CPV目前3~4美元/Wp的建設成本並無優勢，但隨着生產規模的擴大、電池效率的提高、聚光模塊的改進等，成本會大幅下降，潛在優勢大。
第三，同等發電量情況下CPV電廠占地面積小，而且由於跟蹤系統的傾角改變，陰影面積改變不影響地面生態。
第四， CPV系統的發電過程中幾乎不耗水，僅需少量水用於清潔光伏組件的玻璃外殼，有明顯的節水優勢。
此外還有很多優勢不再敘述，最為這樣一個有優勢的技術為何沒有大範圍應用呢，因為目前的技術還不成熟，還有很多問題遇難題需要解決，例如在技術問題上如何改進材料進一步提高光伏電池的耐光能力，高倍聚光下，如何解決光照不均勻，效率低的問題，還有如何實現產業的規模化自動化一體化，如何應對天氣問題對聚光光伏的系統的影響，另外光強不均勻，會導致電池表面受熱不均，故對材料的要求也很高，還有散熱器性能的研發等等。正是由於這一系列的優勢與問題，CPV系統沒能真正發揮它的高效率，然而卻給我們立下很大的探索和研究空間，因此，CPV有着巨大的發展前景。
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