中國三代光伏發(fā)電技術(shù)大比拼

中國光伏行業(yè)經(jīng)歷了大起大落，如今行業(yè)市場(chǎng)不佳，產(chǎn)業(yè)低迷正處寒冬臘月，但分國際能源網(wǎng)分析師認為任何一個(gè)行業(yè)在它發(fā)展的過(guò)程中肯定都會(huì )存在一定的起伏，從某種意義上來(lái)講當你走到一段漫長(cháng)且黑暗的光伏企業(yè)“破產(chǎn)之路”盡頭時(shí)，等待著(zhù)的將是健康且強壯的光伏制造企業(yè)甜蜜的未來(lái)。

于此同時(shí)雖然現光伏產(chǎn)業(yè)正處于寒冬臘月時(shí)期，但中國光伏企業(yè)為求取自保正在“大雪飄，撲人面，朔風(fēng)陣陣透骨寒”的無(wú)情風(fēng)雪中不斷創(chuàng )新，為行業(yè)發(fā)展做著(zhù)積極有利的貢獻。從2007年光伏行業(yè)的真正興起直到現在以有5年的發(fā)展時(shí)間，在這5年的時(shí)間里光伏企業(yè)真正的達到了一個(gè)高潮人人向往的產(chǎn)業(yè)，但金融危機的到來(lái)，美對中采取的雙方態(tài)度，使得中國光伏企業(yè)不得不采取保守態(tài)度，尋求更為可靠的出路。

新疆作為中國太陽(yáng)能資源最豐富的地區之一，水平表面年輻射總量5.3×109-6.7×109焦耳/平方米，年峰值日照時(shí)數在1600-2200小時(shí)之間。同時(shí)，新疆幅員遼闊，總面積達166萬(wàn)平方公里，而其中大部分為荒漠、戈壁灘，地勢平坦，適合大規模鋪設太陽(yáng)能光伏列陣。水平表面太陽(yáng)能年輻射總量在5300至6700兆焦耳每平方米，年峰值日照時(shí)數達1600至2200小時(shí)，沿阿勒泰山、天山一帶擁有豐富的石英硅資源，僅在準噶爾地區探明儲量就達1.2億噸。除此之外，新疆還具備政策優(yōu)勢。工信部、國家發(fā)改委為支持新疆特色產(chǎn)業(yè)發(fā)展出臺了差別化的產(chǎn)業(yè)政策，為新疆太陽(yáng)能光伏行業(yè)的快速發(fā)展提供了難得的歷史機遇。對于新疆的工業(yè)電價(jià)便宜運營(yíng)成本降低等諸多優(yōu)勢，中國國內企業(yè)紛紛在此駐足。除此之外中國在經(jīng)歷“雙反”后還自主研發(fā)出了“第二代與第三代”光伏發(fā)電技術(shù)。何為第二代第三代光伏發(fā)電技術(shù)?第三代與第二代、第一代發(fā)電的技術(shù)又有什么差別?

第一代光伏發(fā)電技術(shù)=晶體硅光伏發(fā)電，有單晶硅和多晶硅的差別。優(yōu)點(diǎn)是光電轉化率較高，缺點(diǎn)是售價(jià)較貴，生產(chǎn)多晶硅耗能較多，也容易污染環(huán)境。

第二代光伏發(fā)電技術(shù)=花式品種繁多的薄膜電池，優(yōu)點(diǎn)是材料用量少，售價(jià)較低，重大缺點(diǎn)是光電轉化率只有晶體硅的一半，占地面積也較多。主要品種有：1、非晶、納米晶、微晶等硅薄膜。2、CIGS即銅銦鎵硒組成的薄膜。3、TeCd碲化鎘薄膜。

1、為克服“第一代”，“第二代”光伏發(fā)電技術(shù)“固有”缺點(diǎn)，人們相繼提出發(fā)展“第三代”光伏發(fā)電技術(shù)許多設想。

在中國發(fā)展的“第三代”光伏發(fā)電技術(shù)=“太陽(yáng)能煉硅+跟蹤+低倍聚光+高效聚光硅電池”。

這首先是新提出的理念，要進(jìn)一步提高光伏電池的“單位面積”的發(fā)電量，降低“單位面積”發(fā)電成本;尤其是太陽(yáng)能發(fā)電要多“占地”，“地價(jià)”已成為影響發(fā)電成本的重要因素!于是人們就希望引入新“元素”，從半導體技術(shù)，轉向現代光學(xué)，無(wú)光像的自適應光學(xué)。

如果引入現代光學(xué)，引入“跟蹤+聚光”，有可能用一塊單晶硅，或售價(jià)較貴的“多結”的單晶硅，發(fā)出“多倍”電量;有“可能”用成本較低廉的光學(xué)聚光元件，取代、減少使用代價(jià)較昂貴的半導體材料和半導體加工技術(shù)。

2、聚光可以多發(fā)電，這是愛(ài)因斯坦光電定律的常識;聚光的前提是跟蹤，這是現代天文望遠鏡已解決的問(wèn)題。“聚光+跟蹤”就成為進(jìn)一步降低成本的“第三代”光伏技術(shù)的最主要特征。

“太陽(yáng)能”聚光有許多特殊要求。首先是為適應太陽(yáng)光在空中不斷移動(dòng)，人們相繼提出許多新的光學(xué)課題：例如，a)如何將移動(dòng)中的太陽(yáng)光“均勻”地聚集在某一面，讓光電池更有效地發(fā)生電力;光學(xué)就從成像光學(xué)走向無(wú)光像光學(xué)。b)如何既聚集來(lái)自太陽(yáng)的直射光，又聚集相當部分的散射光，增加光電池接收的光量;無(wú)光像光學(xué)就由簡(jiǎn)易的窄角聚光走向廣角聚光。c)所聚集的，不僅是正射的光線(xiàn)，還包括斜射的光線(xiàn);聚光理論就從在軸聚光，發(fā)展為斜軸或偏軸聚光。d)技術(shù)上還要應用和發(fā)展自適應光學(xué)的許多技巧，如何因地、因時(shí)不斷追蹤陽(yáng)光，將陽(yáng)光聚光到某一固定便于應用的方位，如此等。

這一由理論物理研究所陳應天研究員發(fā)展的無(wú)光像的自適應光學(xué)，還在其它領(lǐng)域有許多許多應用，如可制作聚光15000倍，可冶煉高純度的多晶硅，可融熔一切難熔金屬的太陽(yáng)爐，……等，當前首先是應用到光伏發(fā)電、光熱發(fā)電。

3、為什么“高效硅基聚光電池”也是“第三代”光電發(fā)電技術(shù)的一大“特征”?

“高效”可提高單位面積發(fā)電量，“高效”可大幅度降低每瓦“聚光+跟蹤”成本;而“聚光”不僅可成倍增加光電池的發(fā)電量，“聚光”還能提高光電池的轉化率。理論分析表明，聚光電池輸出功率∝入射光強?ln(入射光強/單位光強)

4、“第三代”光伏發(fā)電技術(shù)另一“特征”是“綠色”。

當前人們對光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，有不少質(zhì)疑，工信部就認為光伏產(chǎn)業(yè)從高純硅的提煉到光伏組件的生產(chǎn)，有不少“環(huán)節”屬高耗能、高污染的行業(yè)。而太陽(yáng)能煉硅就不僅可少耗能，而且沒(méi)有污染，已在2011年第7期的《物理學(xué)報》Vol.60，No.7(2011)078104，寫(xiě)了一篇題為《強輻射催化法提純多晶硅》正式發(fā)表的論文。

為什么“第三次”光伏技術(shù)能大幅度節約多晶硅，而且是綠色技術(shù)?原因是：

a、跟蹤：這將使多晶硅的用量減少30%~40%。

b、聚光：4倍聚光，尤其對“直射光”的聚光，可將硅材料、非硅材料的每度電“耗能”下降到原有的1/4。