成本决定技术 CPV高聚光跃跃欲试

solarF阳光网讯 在光伏行业，有个词正在升温，而且冠以"代"的标签。这就是CPV，与其相关的还有HCPV，CPVT等。

CPV何许物也？CPV，即聚光光伏技术，是通过光学技术将大量光线聚集在小型光伏表面上，再进行进一步利用产生电能的一种太阳能发电技术。在聚光太阳能发电技术中，CPV也是最典型的。它使用的光伏电池是多结的III-V族电池而非传统PV系统所使用的晶硅电池，可以产生更高的发电效率。为了达到最佳效果，CPV系统还使用了跟踪器，以不断调整电池跟踪太阳的位置。

第三代CPV（聚光太阳能）发电方式正逐渐成为太阳能领域的焦点。光伏发电经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池，目前产业化进程正逐渐转向高效的CPV系统发电。

作为太阳能发电的第三代技术代表，CPV一定有其独特的优势，同时合乎技术发展的趋势未来。是哪些特质让CPV异军突起呢？

首先是其高超的光电转化效率及规模化潜力。CPV太阳能电池当前的生产效率是40%，比传统PV约25%的效率高得多。在容量方面，CPV系统全天候光照下可比传统固定倾斜式太阳能面板多产生40%的能量。在可预见的未来时间里，CPV技术是能用于建造大型支撑电源的最理想的太阳能发电技术。 

在干燥、强光照地区，比方说沙漠地带，建设大规模光伏电站，CPV技术的表现显然优于包括晶硅和薄膜电池在内的其他太阳能技术。以美国为例，包括亚利桑那州、加利福尼亚州、内华达州、新墨西哥州和得克萨斯州，以及那些你可能不会想到的地方，CPV都将是很好的选择。土地占用面积小，用水极少，这些都是CPV所独有的。

接下来，要说的也是CPV颇受关注的一个点。那就是成本大计，它在一定程度上关系着光伏企业的命运。

CPV的成本下降空间巨大。或许从当前而言，与晶硅和薄膜太阳能发电技术相比，CPV3~4美元/Wp的建设成本并无优势。但作为一项新兴技术，随着生产规模的扩大、电池效率的提高、聚光模块的改进等，CPV的成本下降空间，还是相当诱人的。它是目前光电转换效率最高的光伏发电技术，其电池效率为40%，组件效率为28%，系统效率为25%。专家预计，一旦实施规模化生产，CPV将是最快实现平价上网的技术。

一句话小结之，与传统的PV相比，在光照充足的干旱地区，CPV具有更高的效率，且其整体系统成本更低。它以相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料，在大规模应用于发电时可有效降低成本、降低生产能耗，CPV系统的生产过程也更加节能环保。

20世纪70年代以来，CPV在全世界范围获得深入研究，近年来更是发展迅猛，尤其是在提高效率、改进光学技术、增强聚光水平和跟踪系统等领域所取得的进展更大。目前有100多家公司提供CPV技术。第一批从事CPV的公司在明晰的支持政策下已进入商业化和工业化阶段。全球聚光光伏的销售预计将在2015年达到1400MW。

其中，在2010年，许多大型、商业化CPV项目建成并并网，2010年，也因而成为CPV发电的一个里程碑。现在的商业化规模项目，已验证了该技术在世界干热地区拥有最高的性能，其低温系数对于在阳光最充沛的地区部署该技术也是十分重要的。 

另据今年一月Lux Research的报告分析，HCPV将开始在太阳能行业中占据重要地位，到2017年HCPV的复合年增长率将达到31%，未来五年内将增长到697MW。报告预估，HCPV技术的发展将催生价值16亿美元的系统市场和价值7亿美元的组件市场，系统价格在每瓦2.33美元。这里所说的HCPV，也即高聚光太阳能，可以说是CPV的升级版。

高聚光型（HCPV）太阳能发电模组和发电系统的是近年来国际太阳能光伏发电技术的新热点，同晶硅技术和薄膜技术相比，HCPV在100KW以上发电系统中具有明显的优势，如果综合考虑年发电成本和碳痕迹等因素，则HCPV拥有绝对优势。目前第三代HCPV已将聚光倍数提高至500倍。

说得很HIGH，却不能不回头落个地。

目前全球的CPV装机不到200MW，预计今后几年内，随着技术优势和成本优势的体现，市场规模将有爆发式的增长，我国目前仅有少量示范电站，未来随着光伏装机容量的提升，CPV的市场也将逐渐打开。高倍聚光光伏发电技术在国内才起步，而在欧美聚光光伏已逐步成为主流技术。虽说CPV发展超预期的可能性非常大，但毕竟还只是一个起步，或曰"处于商业化规模化的前夜"。

作为一项正在由实验室走向工程化的新技术，CPV的技术路线尚未定型，产业链也未形成，技术和规模化进度存在不确定性。而况身为第三代新兴技术的CPV，逐步被市场了解，以及项目磨合，都是需要过程的。CPV具有转换效率高、价格适宜等优点，然而业内人士也表示，目前该技术尚不成熟，国内研发能力也有限。另外，CPV电站项目需有光学、电池及跟踪系统、逆变器等多种设备联合作业才能运转起来。所以它的腾飞，也有赖于一系列环节的有机联动。

技术本身而言，CPV有其显然的优势，但也存在一些局限和问题，系统也不够稳定。 

对于CPV来说，聚光倍数越高，造价就越便宜，但是，聚光的问题不会少。现在，CPV的一个利器便是砷化镓材料。砷化镓可以承受1000倍的光强，但是现在砷化镓价格昂贵，且砷化镓中的砷是剧毒物质，不合环保要求。而要达到高倍聚光，一般的单晶硅还用不了。当然这些都可以通过技术创新去改变，然而，事实是，在化合物半导体砷化镓芯片生产技术上，国内外技术差别很大，而这些技术差异，导致的是在太阳能高倍聚光光伏电站系统上，相对应的材料成本相差值可在20-30%左右。

之后就是作为CPV系统的主要部分的跟踪器的问题。光伏电池只有在聚光器的焦点才能工作，因为地球每时每刻都在转动，所以必须使用跟踪器才能保证光伏电池处于聚光器的焦点，但是跟踪器是机械结构，长年累月运行会出故障，并且会有磨损。此外还有散热问题。普通的硅光电池板在夏日中午时温度能到75度以上，太阳光强下时间一长就会起泡，起泡后太阳能电池片就会被氧化，极大降低效率，另外起泡后由于受热不均匀，可导致有电池片炸裂的危险。当然制造商可以去解决问题，但这无疑又带来了额外的散热成本。

看来无论是第几代技术，皆各有其利弊，往往不能以一个推翻另一个。CPV技术被业内推为第三代太阳能发电技术，但它与一代的晶硅技术，二代的薄膜电池技术，却不是一个被另一个取代的关系，而是各有其适合的领域与空间。由于系统的复杂性，CPV较适用于大型的光伏发电电站，可采用统一的追日控制方式和冷却系统，而晶硅和薄膜电池则更适用于较小型的家用和商用发电系统。

有一个共识是，成本是决定技术路线的关键。CPV的成功上路，无疑是成本创新路上的一步好棋，棋路如何，还需要看下棋人的眼光和功夫。CPV，心急吃不成热豆腐，但它给我们的是希望，或许这就够了。