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新型聚光系统+超高效能太阳能电池“榨干”太阳能 |
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| http://cn.newmaker.com
11/16/2006 10:29:00 AM
佳工机电网
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太阳能热水器已经司空见惯，但是利用太阳能发电却因成本高昂而难以普及。近年来的新技术发展，特别是在基于太阳能光伏发电的新聚光系统、太阳能电池等的技术突破，使得太阳能发电更经济、更高效，有望让太阳光能“普照大地”。
太阳能光伏发电主要根据光生伏特效应原理，利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。光伏发电系统包括聚光器（定向镜）、太阳能电池等主要部分。太阳光能是“取之不尽”的，然而光伏发电系统目前的应用却极为有限。现有太阳能光电池的发电模式中，多数采用方位固定的大面积的平板式光电转化模式，它存在着两大缺点：一是光电转换率低，发电能力差；二是成本价格居高不下，与常规电能相比缺乏竞争力。这些限制了太阳能光伏发电系统的大规模发展。
研制高效率、低成本的太阳能光伏发电系统是人们10多年来的梦想，也是研发人员关注的技术难题。近年来，日本、美国等国企业纷纷展示新型太阳能光伏发电系统。夏普公司利用镜头将太阳光汇聚在超高效太阳能电池上，其超高效太阳能电池能效是目前硅电池的2倍。美国能源设备公司Sol鄄focus也推出一种新的聚光器。另外，波音公司的子公司Spectrolab正在为一些集光器系统工程生产100多万个超高效太阳能电池，其中在澳大利亚的一项工程目标是为3500户居民供电，该公司还曾为美国宇航局的火星探测器提供长效的太阳能光伏电池。这些技术工程的开发进展再次让人们看到太阳能光伏发电系统发展的美好前景。
新的聚光系统有望解决太阳能光伏发电系统成本昂贵的问题。夏普公司和Sol鄄focus公司的新聚光器，主要采用廉价的薄膜或者玻璃镜头代替目前大量使用的昂贵的半导体材料，由于大大减少硅片的使用量，显著地降低了光伏发电的成本。美国国家再生能源实验室的科学家杰理佛·奥尔森说，传统的光伏发电如果要达到10亿瓦的发电量，需要4平方英里的半导体硅片。硅片的使用量也是光伏发电成本居高不下的主要原因之一。而新聚光系统则大大降低硅片的使用量，加之同时使用高效太阳能电池。整个太阳能电站包括发射器或者镜头等，只需要22.5平方英里的硅片。
德国光子咨询公司的太阳能业界分析师米歇尔·罗格认为，鉴于新的聚光系统应用带来成本的大幅度降低，用户当然希望采用薄膜而不是硅片的太阳能电池。事实上，如果能够解决规模化生产、分销和安装等环节问题，太阳能光伏发电的电价将与电网的电价不分上下。
不过，新聚光系统实施也不容易，关键问题在于它的复杂性，聚光系统的工作目标是让电池板随太阳的位移进行调整，让太阳光总能聚集在中小型太阳能板上，以提高太阳能电池的发电效率。在新的聚光系统下，太阳光聚光能力将是原来的500—700倍，可将发电能力提高几十倍甚至几百倍。
Solfocus公司宣称，他们已经开发了相应的可靠性很强的新聚光系统，新系统能被大规模工业化。与此同时，利用类似于制造汽车车灯的方法，他们还将聚光器与太阳能电池做成密闭组件，以此来保证聚光系统的质量和可靠性。
除了聚光系统的创新外，超高效能太阳能电池也明显地提高光电转化率。超高效能太阳能电池与传统的太阳能电池有所不同。传统电池只使用一种半导体硅片，超高效能电池（也叫“多层”电池）则使用三层不同的半导体材料。超效能太阳能电池因此能克服硅电池的主要局限性：传统的硅电池能吸收大多数光谱中的光子，但其转变成热能的比例要高于转变成电能的比例，发电效率并不高。而超高效能电池采用三种材料，这三种材料能将光谱不同部分的光转变光能，效率较高，其结果是更多光能转变成电能，转变成热能的光能则很少。
当然，所有超高效能太阳能电池材料要求制造精良，而且必须在洁净的、可控性好的条件下进行组装。早在20世纪90年代，很多人认为，这样的制造工艺只能在实验室条件下完成，难以进行大规模生产。但是，目前Spec鄄trolab公司已能大规模生产这些材料。
太阳能发电，一是用于野外散户的独立供电，二是用于电网之外的边远乡村供电，三是建设成并网的大型光伏电站，四就是城市楼宇太阳能发电网络。业内专家认为，鉴于太阳能需求的增加，以及硅半导体的短缺等问题，随着新技术系统的更大的成本降低空间，太阳发电光伏发电系统应用将会越来越多地受到青睐。
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