據(jù)報道,當(dāng)人類創(chuàng)造清潔、可再生能源的競爭越來越激烈時,太陽能產(chǎn)業(yè)將注意力集中在了新技術(shù)“聚光光伏(CPV)太陽能”上,并希望通過這項技術(shù)生產(chǎn)具有規(guī)模效應(yīng)的電力。
聚光光伏太陽能將傳統(tǒng)的太陽能光電技術(shù)與大規(guī)模聚熱太陽能發(fā)電廠結(jié)合了起來,能夠極大地強化太陽能生產(chǎn)。CPV技術(shù)通過透鏡或鏡面將接收到的太陽能放大成百上千倍,然后將放大的能量聚焦于效率極高的小光電池上。通過放大太陽能,該技術(shù)有效地減少了光電池中半導(dǎo)體材料的用量。
南希是加利福尼亞SolFocus公司負責(zé)營銷的副總裁。她說:“CPV融合了光電技術(shù)與聚熱太陽能捕獲的優(yōu)勢。使用該技術(shù),科學(xué)家將相當(dāng)于650個太陽的能量聚焦于光電材料上。因此,少量的光電材料便能捕獲大量太陽能,然后將其高效轉(zhuǎn)化。”
SolFocus只是眾多致力于CPV技術(shù)研究的公司中的一個。該公司使用的聚光光伏發(fā)電模型的基本單位是一個由兩面鏡子組成的系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi),陽光通過感光桿被引至面積僅為1平方厘米的光電池。一塊太陽能面板由許多這樣的單位組成,而太陽能面板置于跟蹤裝置上,可以隨著太陽位置的變化東升西落。這樣一來便極大地提高了太陽能的利用與轉(zhuǎn)化率。
美國許多別的公司也在該領(lǐng)域進行嘗試,位于新墨西哥洲的Emcore公司就是其中一個。該公司使用的光學(xué)透鏡能將接收到的太陽能放大500倍后聚焦于極小的超高效光學(xué)電池上。
大概有十幾家起步公司也正躊躇滿志地加入CPV的競爭行列,爭取分得一塊蛋糕。而且這些公司聲稱他們的發(fā)明能夠最大程度優(yōu)化太陽能轉(zhuǎn)化、最大程度減少成本并且最值得信賴。而一些知名的大公司,如進入太陽能領(lǐng)域已50年的日本夏普公司也正積極進入CPV領(lǐng)域。
美國太陽能協(xié)會的負責(zé)人布拉德?柯林斯預(yù)測說:“CPV技術(shù)的發(fā)展空間極大。具有規(guī)模效應(yīng)的太陽能生產(chǎn)將在5年之內(nèi)到來。”
CPV優(yōu)勢多 耗水少 成本低
CPV技術(shù)極大地減少了光電材料的使用量,而光電材料是太陽能電池中成本最高的部分。盡管成本低廉,但柯林斯指出,CPV并不對傳統(tǒng)的太陽能光伏產(chǎn)業(yè)構(gòu)成威脅,因為CPV與傳統(tǒng)PV所適用的領(lǐng)域不一樣。前者更適合大規(guī)模設(shè)施,宜于建成發(fā)電廠;而后者更適合分散的小規(guī)模應(yīng)用,如應(yīng)用于房頂之上。但這項技術(shù)卻對大型聚熱太陽能發(fā)電廠構(gòu)成了實實在在的威脅。
聚熱太陽能是指用太陽能產(chǎn)熱,然后利用熱能發(fā)電。其實,聚熱太陽能與CPV在許多方面都有相似之處。比如,兩者都用鏡面或透鏡放大太陽能;兩者都能生產(chǎn)具有規(guī)模效應(yīng)的能量;兩者都最適用于太陽能豐富的地區(qū)等等。
既然兩者如此相似,是什么讓CPV在這場競爭中勝出?最新成立的貿(mào)易集團――聚合型太陽能電池聯(lián)盟(CPV Consortium)――的負責(zé)人哈特斯科解釋,聚熱太陽能與CPV最大的不同在于兩者將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的方法以及所使用的材料。
CPV所使用的光電材料比傳統(tǒng)光電技術(shù)要少。同時,CPV的耗水量也比聚熱太陽能技術(shù)少很多。哈特斯科說,一般而言,使用CPV技術(shù)每生產(chǎn)1000度電僅耗水4加侖。與之相比,傳統(tǒng)的太陽能熱電廠每生產(chǎn)1000度電耗水量高達850加侖。
CPV技術(shù)的優(yōu)勢還遠不止這些。“與其他太陽熱能發(fā)電方法相比,CPV提供的方法能夠帶來本質(zhì)上的不同,特別體現(xiàn)在耗水量的減少、裝機容量的靈活性以及感光的靈敏性。”美國能源部國家可再生能源實驗室的研究員莎拉?庫爾特在最近的一篇文章中寫道。
另外, CPV技術(shù)還有另一個特別吸引人的地方:該技術(shù)所使用的97%的材料(大部分為玻璃和鋁)都可循環(huán)利用。由于成本降低,使用CPV技術(shù)的發(fā)電廠能夠在6個月之內(nèi)收回成本。更為奇妙的是,CPV技術(shù)允許接收太陽能的玻璃陣列不規(guī)則排列,從而可以最大程度地開發(fā)可利用土地,將太陽能利用最大化。而且因為該系統(tǒng)能夠在白天跟蹤太陽移動軌跡,人們甚至可以在玻璃陣列下面種植莊稼。
需要聯(lián)邦政府幫助
跟其他所有處于發(fā)展中階段的技術(shù)一樣,CPV也面臨著許多難以逾越的障礙。最終決定CPV技術(shù)能否成功的因素還是在于成本。從目前來看,CPV新技術(shù)比傳統(tǒng)的光電或薄膜技術(shù)成本要高很多。但據(jù)預(yù)測,到2010年,CPV技術(shù)的成本將與傳統(tǒng)光伏太陽能技術(shù)(PV)持平。更有西班牙科學(xué)家估計,由于電池與光學(xué)透鏡效率的增加,CPV成本將大幅下降,到2011至2015年間,太陽能發(fā)電成本與購買現(xiàn)有電力成本將基本相同。
但科學(xué)家同時指出,如果CPV沒有得到大規(guī)模應(yīng)用,成本降低則會成為天方夜譚;而大規(guī)模應(yīng)用則是建立在巨大投資基礎(chǔ)之上的。截止目前,全世界用于CPV的投資已僅為10億美元,而且投資項目規(guī)模小、范圍窄(基本僅限于歐洲)。因此不論是業(yè)內(nèi)人士還是各大企業(yè)都希望政府可以加大對該領(lǐng)域的投資。美國政府已在實