聚光光伏发电成为太阳能领域新宠

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日前,中国南方工业集团公司民品部主任李宗樵告诉《中国能源报》记者:“目前,中国南方工业集团下属公司——河南中光学集团正努力研究从光学角度解决太阳能发电成本过高的问题,即聚光光伏发电技术,目前已完成关键技术的攻关,转化率可达26%。”据了解,世界上已商业化并开始规模化推广应用的太阳能发电技术主要有4种:硅基太阳电池、薄膜太阳电池、太阳能聚光光伏发电和太阳能聚光光热发电。其中,聚光光伏发电技术因转换效率高、成本低、环保等优势,正逐渐成为太阳能领域的新宠。

  环保高效优势凸显

  目前,太阳能发电系统的价格一直居高不下,主要原因是由于太阳能密度低。太阳能照射到地面上的平均光强为1千瓦/平米,单晶硅的转化率可达到 23%,多晶硅可达到16%,薄膜太阳能只能达到8%。尽管硅基太阳电池是目前光伏发电的主流,但晶体硅的提炼与加工成本较高,存在高耗能、环境污染等问题制约其发展。同时,薄膜太阳电池转换率低,但弱光响应较好,成本相对硅基太阳电池低廉而发展迅速。

  李宗樵指出:“为降低太阳能发电系统的价格,增加太阳光强是一个好的解决办法。”要想增大光强需要用凸透镜、反光板等把光聚集起来,这样就能大大降低硅与砷化镓的使用量,从而降低太阳能发电系统的价格,这就是聚光光伏发电系统的由来。相比之下,聚光光伏发电技术是一个新兴的发电产业,分为低倍、中倍、高倍,相比硅基太阳电池和薄膜太阳电池,具有高效、环保等优势,并迅速发展。

  太阳能发电效率提高,成本必然降低。过去光电企业对太阳能发电行业介入并不多。目前,中光学集团正试图用光学的办法来系统、全面地解决目前太阳能发电效率低、成本高的问题,河南中光学集团有限公司总经理张守启向《中国能源报》记者表示:“中光学集团的高倍聚光光伏发电已完成关键技术的攻关和工程化研究。”据了解,中光学集团研发的聚光光伏发电系统,自主开发的模组与阵列经过验证,转换率达26%,是目前其它太阳能电池发电技术难以达到的。

  多种技术长期共存

  尽管聚光光伏发电技术在大幅度减低太阳能电站成本和迅速实现大规模生产方面具有很大的优势,且弥补了一般太阳能电池板对蓄电池充电时,必须在强光照射下才能发出足够的电量进行充电和充电时间相对较短的不足,但李宗樵表示:“目前即使是高倍聚光光伏发电,整体上也达不到传统太阳能的发电成本。同时,高倍聚光光伏发电需要一个直射阳光强的地方,如果光线是反射光就不能聚光。这种地方主要在青藏高原,但目前该地区还不成熟。”

  聚光光伏发展需要三大要素,即高效聚光太阳电池,低成本、高性能的聚光跟踪系统和有效的电池散热系统。与国外相比,国内的聚光光伏发电技术刚刚起步,考虑到国外对电池技术的保护,国内短期难以制造出高效聚光太阳电池。目前,除河南中光学集团等少数企业外,国内一些企业的聚光太阳能技术主要是从国外进口关键部件,国内整机组装,还没有形成自主知识产权。

  在太阳能发电市场上,晶体硅电池已较为成熟,在未来一段时间内仍是主流品种,以非晶硅为代表的薄膜电池市场份额在持续提升。聚光光伏系统技术门槛较高,其太阳能电池生产技术复杂、系统集成技术复杂,其核心技术三结砷化镓电池外延技术只有少数的几个厂家掌握,因此真正实现商业化还有很长的路要走。而且,聚光光伏发电技术还需要完善,不能只做短时间内的试验。

  此外,有专家表示,聚光光伏系统适合于大规模的光伏电站,而晶体硅和薄膜电池除了适合于大型光伏电站外,还适用于较小型的家用、商用和建筑一体化等发电系统。因此,在未来一段时间内,晶硅与薄膜太阳能电池技术仍将是光伏市场的主体。同时,聚光光伏发电技术将逐渐增大其市场占有率,并将与晶硅、薄膜太阳能电池长期共存。李宗樵表示:“研发聚光光伏发电技术是希望太阳能发电有另外一个技术路线,我们对聚光光伏发电很有信心。”