高倍聚光光伏产业及市场分析.pdf

科研与管理
水利规划与设计
2012年第6期
高倍聚光光伏产业及市场分析
杨蓬博王军辉
(映西省水利电力動测设计研究院西安710001)
【摘要】从2000年至今,高倍聚光电池芯片的实验室最高效率从32%提升到43.5%,绝对转换效率增
加11.5%,并有潜力在未来达到50%。与此同时,晶硅电池和薄膜电池的最高效率增长几乎停滯。高倍聚
光光伏产业当前并没有绝对的龙头企业,即使是在产业化进程领先的企业也没有太多的产能,多数还只是
在扩产阶段。
关键词】光伏发电高倍聚光市场
【中图分类号】F426.6【文献标识码】A【文章编号】1672-2469(2012)06-0041-04
D0Ⅰ编码】10.3969/j.issn.1672-2469.2012.06.013
高倍聚光光伏蓄势待发
换效率提升到18.5%。采用便宜的(直拉法)CZ
在光伏产业化方面,过去十年是晶硅和薄膜
硅片,多晶硅电池从原先的约16%转换效率提升
到约17.5%。这类效率的提升主要在于采用选择
电池飞速发展的黄金时期。全球光伏市场从2000
年的278MW成长到2010年的17.5GW,平均年成
性发射极做前电极,采用更窄的电极栅线,优化
长率51%。在这期间,采用聚光方式并且聚光倍
背电极等。由于晶硅电池的实验室最高效率采用
的是更优质的硅片和成本更贵的影印工艺,且为
数大于400倍的高倍聚光光伏市场,只占很小的
的比例,2010年只约10MW规模。如果仅从当前小面积,不利于产业化大规模生产。因此在效率
规模来看,高倍聚光光伏很容易就被忽略。但上,晶硅电池经过这一波的升级换
是,也正是这十多年的积累,高倍聚光光伏蓄积空间已极为有限
了能量,并即将爆发。和 First Solar(美国福
薄膜电池中CdTe和CIGS(太阳能薄膜电池)
思第一太阳能公司)凭借低成本CdTe(碲化镉)
的产业化效率和实验室小面积最高效率还有
定的成长空间,其中CIGS的空间会大ー些,但
光伏技术迅速扩张一样,高倍聚光电池领域完全
是产业化技术上还存在难度。
有可能产生类似的企业。
从2000年至今,高倍聚光电池芯片的实验
与其他类型电池相比,由于聚光电池的面积
室最高效率从32%提升到43.5%,绝对转换效率
较小,通常约1cm,因而产业化电池效率几乎与
增加11.5%,并有潜力在未来达到50%。与此同
实验室效率同步增长。当前的产业化聚光电池约
时,晶硅电池和薄膜电池的最高效率增长几乎停在39%,与实验室最高效率43.5%已相当接近,
滞。水在高处有更大的势能,对于太阳能电池来该效率也远大于十年前的最高实验室效率。
说,效率越高就意味着更高的势能,从而也有更
综合比较各种电池的产业化效率、实验室效
大的潜力降低成本,实现普及。
率和2010年的市场规模,能得出以下几个结
论。一是主流晶硅电池规模化已经很高,产业化
尽管产业化的晶硅电池和薄膜电池效率均
有一定程度的增长,并由此带来成本的降低,但率逼近实验室效率,成本降低空间有限:二是
是实验室最高效率的增长几乎停滞,也让产业化
聚光电池的规模化程度最低,从而导致成本较
电池即将碰到天花板,效率提升乏力。
高。转换效率处于高位的聚光电池未来有望通过
产业化主流的单晶硅和多晶硅电池正在进规模化和产业链完善而大幅降低成本。
行效率的升级換代,单晶硅电池从原先约17%转
作者简介:畅莲博(1986年一),男,工程师
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水利规划与设计
2012年第6期
几年前,高效率的聚光电池在市场上还很是遍地开花,有一大批企业已能实现较高转换
难买到。 Spectrolab、 Emcore和 Azur Space率效率,并即将量产。核心部件聚光电池芯片产
先实现了商业化,已供货给多家CPV(聚光光伏)业化的成熟,必将带动聚光系统的其他配套协
元件公司。在2011年及以后,越来越多的公司同发展,高倍聚光光伏已积聚大量能量,该产
有能力制造该类电池。高倍聚光光伏的核心电业蓄势待发。据有关资料统计截至2011年,全
池芯片技术不再是只掌握在少数公司手中,而球范围有能力制造多结聚光电池的公司见表1
表1有能力制造多结聚光电池的公司一览表
JDSU
美国
接近40%电池效率
Microlink Devices
美国
研发中
Quantasol
英国
约为40%电池效率
RFMD
美国
研发中
Sharp
日本
已取得较高电池效率,但还没有商业化计划
Solar unction
美国
43.5%效率,NREL确认
Spectrolab
美国
40%电池效率
Spire
美国
42.3%效率,NREL确认
VPEC
台湾
研发中
注:资料来自日芯光伏科技有限公司2011/08
2产业链
作时会产生大量电流和热量,需要用芯片接收器
将电流导出,将热量散掉。有些设计会在芯片上
2.1系统构成
面加一个二次光学装置,以使光更好的汇集。
高倍聚光电池芯片一般采用Ge衬底,利用
芯片、接收器、散热装置、聚光透镜和二次
MOCVD外延工艺外延生长三结电池,分波段吸收光学器件共同组成聚光电池模块,再加上跟踪系
太阳光以达到提高转换效率的效果。太阳光通过统、逆变器和其他部件,就构成了整个高倍聚光
聚光透镜把光汇聚到电池芯片上,电池芯片在工光伏系统。高倍聚光光伏系统构成见图1。
MOCVD外延
底Ge
聚光品上
島片接收器→
摸组
次光界热置
聚无镜
其他
高倍聚光
光优
器
图1高倍聚光光伏系统构成
系统各部分成本结构方面,电池芯片约占聚光光伏系统的产业化规模还太低,相关配套供
17.5%、封装约20%、光学器件11%、追踪系统给不够完善导致。
21%、逆变器7%、BOS16%、其他部分7.5%。2.2参与者
而电池芯片以外部分所占的成本较高,这是因为
产业链各环节参与者逐渐增多,多数为近几