在馬德里駛往塞維利亞的火車上,透過車窗向外望去,你能看到散落在化合物半導(dǎo)體的實驗發(fā)電廠中,一片呈密集方陣狀排列的太陽能電池板。如今這樣的景象越來越常見,聚光光伏產(chǎn)業(yè)聚首在馬德里,在“CPV Today”峰會上報告各自系統(tǒng)的最新進展。
如果我們打算尋訪當(dāng)下正興起的化合物半導(dǎo)體太陽能技術(shù)的發(fā)源地,西班牙首都馬德里應(yīng)該是首當(dāng)其沖的。今年,聚光光伏系統(tǒng)研究所(ISFOC)已獲官方支持,開展基于三五族材料的太陽能系統(tǒng)效能的研究。盡管這些實驗席卷西班牙各地,但馬德里理工大學(xué)(UPM)才是首家開展上述研究工作的。今年在馬德里主辦的CPV Today開幕式上,馬德里理工大學(xué)太陽能研究所主任Antonio Luque在會議的開幕式演講中強調(diào)了此次會議的重要性,并稱之為“CPV賽跑第一響”。
盡管在場的350多名觀眾一片嘩然,Luque和他的同事Gabriel Sala還是把演講繼續(xù)下去,并將來自產(chǎn)業(yè)界的廣泛興趣視作至關(guān)重要。會議主席Sala注意到聽眾中有投資人和分析師在場,她號召金融界的人士對聚光型和傳統(tǒng)硅光伏系統(tǒng)之間的差別有進一步的了解。
Luque接著更詳細的解釋了二者最主要的區(qū)別,CPV太陽能陣列系統(tǒng)的核心是采用化合物半導(dǎo)體電池。這些電池在鍺襯底上單片集成了GaInP和GaAs薄層,每層吸收光譜中的不同部分。三結(jié)電池輕而易舉地保持太陽能轉(zhuǎn)換效率的最高紀錄40%,而硅太陽電池的轉(zhuǎn)換效率相對僅有27%。
以往化合物半導(dǎo)體與硅的比較當(dāng)中,有兩點共性:即器件性能更好,價格陰影卻揮之不去。此次也不例外。Luque認為目前硅太陽能電池已經(jīng)到達其理論效率的極限,但他相信單片集成的三五族電池的效率至少能達到50%。通過采用多種可行的設(shè)計方案應(yīng)該能實現(xiàn)這個目標,例如使用量子點作為電池中的另一個半導(dǎo)體結(jié)。
這個目標實現(xiàn)了,電流限制法仍可適用。美國太陽能電池制造商Spectrolab的CPV產(chǎn)品技術(shù)指導(dǎo)Geoff Kinsey解釋了該公司最新一代三結(jié)技術(shù)能帶來什么進展。由于產(chǎn)品將于今年第三季度投放市場,C2MJ生產(chǎn)線的目標就是要將效率提高到42%。由于工廠每日生產(chǎn)的不確定性,效率上會有正負2%的差異,但無論如何電池的效率能超過38%。到2009年,Spectrolab希望對目前電池中使用的材料進行若干修改,使其效率達到43%,但修改細節(jié)未透露。
Solar Systems演示了高倍聚光的效果,通過使用一個聚光器就能將一張6mm厚的銅箔燒一個洞。
歐洲三五族材料電池制造商Azur Space學(xué)Spectrolab和Emcore的樣兒在衛(wèi)星供電領(lǐng)域暫露頭角。如此,它的主要經(jīng)濟來源仍來自于太空工業(yè),而CPV產(chǎn)業(yè)只為一小部分。該公司為Concentrix Solar和Sol3G等系統(tǒng)集成商提供轉(zhuǎn)換效率35%、聚光強度500倍的電池。然而,據(jù)該公司業(yè)務(wù)發(fā)展總監(jiān)Gerhard Strobl說,公司的研發(fā)力量將來需要更多的投向CPV。
能源網(wǎng)絡(luò)
盡管電池效率還有提高的空間,但如果沒有經(jīng)濟驅(qū)動這些可能性仍只能停留在學(xué)術(shù)層面。CPV Today峰會上強調(diào)的關(guān)鍵點是,增加全球能源產(chǎn)業(yè)部門的支持力度就是最切實的驅(qū)動力。供電企業(yè)和金融集團在出席會議的聽眾中占有相當(dāng)可觀的比例,因此,領(lǐng)先的系統(tǒng)制造商都竭力向大家展示CPV總的發(fā)展前景及其產(chǎn)品的獨特性能。:
極具諷刺意義的是,在這樣一個致力于西班牙CPV產(chǎn)業(yè)發(fā)展的會議中,有關(guān)系統(tǒng)性能的精確數(shù)據(jù)都來自德國和澳大利亞的公司。作為ISFOC最初的三個參與者之一,今年二月份,德國Concentrix Solar公司已經(jīng)完成安裝了300kW項目中的100kW。因為工程正在起步階段,Concentrix只展示了它位于西班牙Llorca的5.75kW發(fā)電廠在2007年9月某日的典型數(shù)據(jù)。清晰的數(shù)據(jù)說明了模塊效率在上午10點之前和下午6點之后高于20%,并在下午2點達到輸出功率峰值5kW。據(jù)首席執(zhí)行官Hansj鯢g Lerchenm?ler聲稱,相對于硅系統(tǒng),其模塊效率僅有14%;這套系統(tǒng)在效率方面的優(yōu)勢能轉(zhuǎn)化為節(jié)約費用,以抵消系統(tǒng)最初的一部分成本。
Lerchenm?ler表示,起步階段依照現(xiàn)有的技術(shù)能力,模塊效率數(shù)據(jù)最終會小于25%。他希望到2010年,這種技術(shù)水平能幫助Concentrix公司打敗硅的歐元/瓦成本。今年八月該公司已建成當(dāng)今最先進的制造工廠,模塊的年生產(chǎn)力可達25MW,這也將有助于降低成本。
Concentrix得到能源公司Abengoa Solar和Good Energy的支持,而滯壓的訂單讓他們今年都有活干。Concentrix是從著名的夫瑯和費研究所(Fraunhofer Institute)中獨立出來,他們報告了結(jié)果分析,并自信將會成為CPV產(chǎn)業(yè)中的生力軍。
澳大利亞Solar Systems公司應(yīng)該算是目前這波CPV技術(shù)浪潮的先鋒之一。它建立于1990年,并已有10多年運營商業(yè)系統(tǒng)的經(jīng)驗。Solar Systems公司同樣經(jīng)歷了從硅到化合物半導(dǎo)體電池的轉(zhuǎn)變,對照先后的數(shù)據(jù),硅電池的效率比化合物半導(dǎo)
體的要少46%。
Solar Sy