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三安光电:聚光太阳能(CPV)技术前沿

北极星太阳能光伏网  来源:三安光电    2011/7/1 17:22:19  我要投稿  

北极星太阳能光伏网讯三安光电是国内唯一一家基于第三代光伏电池技术路径的上市企业。三安光电以往是生产LED芯片的企业,这为其加入光伏发电领域提供了便利,其优势是LED和太阳能电池的生产设备基本相通,产能可以相互调剂。与晶硅和薄膜电池相比,其优势还在于产能扩张不需要大型设备。

但三安光电的技术路线从诞生之日起就饱受争议:“所谓的第三代是自封的”、“第一代、第二代现在都无法达到平价上网,第三代完全是在做秀,不现实,有企业宣传上的目的”、“应用于卫星还可以,建设电站并网不经济”,针对这些质疑,该公司高层至今仍未出面释疑。

三安光电的主导技术为多结聚光太阳能(MJCPV)技术,CPV技术是通过垂直聚光的方式把一定面积上的光通过聚光系统汇聚在一个狭小的区域(焦斑)。聚光倍率越高,所需太阳能电池面积越小。

有业内专家介绍,发展CPV技术的原因很简单,就是减少使用昂贵的半导体器件,用其他低廉材料来降低光伏系统整体成本,同时提高效率。其主要思路包括多结叠层电池、聚光、扩展光谱响应(紫外、红外)。

由于汇聚太阳光导致光斑上的温度较高,会使太阳能电池转换效率衰退,同时还会降低系统使用寿命。硅基太阳能电池随温度上升很快衰减,而耐热的 GaAs(含剧毒,可能影响大面积使用)等三五族化合物电池成为高倍率CPV系统的合理选择。同时,对于该领域企业而言,尽快开发廉价的冷却系统也迫在眉睫。

一般聚光电池都配备追踪器,业内人士表示,关键是追踪器的精度是否能够达到标准,差一度都有很大影响,比如500倍聚光器要求太阳能垂直照射误差小于0.3度,这一要求国内少有企业能够达到。

由于温度和精度方面的限制,目前国际上先进的CPV系统最高仅限于1000倍,国内CPV另一代表性企业钟顺科技的聚光倍率仅为10-300倍(该公司在重庆和西昌建设有CPV并网电站)。三安光电现在500倍聚光和冷却系统都是针对配套三结面电池设计,如果增加放大倍数,首先需要对芯片重新设计,其次更改聚光系统、倍数和散热,以求在高倍时可以光热互补。

目前产业化的三结面InGaP/GaAs/Ge太阳能电池(更大光谱范围吸收太阳能)转换效率达35%-40.7%,而三安光电称其目前GaAs电池转换率最高为 39%,2010年GaAs电池转换率目标为42%,2015年争取达到50%(目前的理论上限是70%)。

高转换效率意味着单位土地面积上实现的发电功率远高于其他太阳能电池路径。三安光电人士认为,如果电池转换率上升到50%,光学元件效率到90%,就完全可以到达与火电平价上网的目标,但现在MJCPV产业链还有待完善。

目前三安光电已研制出50KW的CPV发电系统,但由于单个模组功率较大(单个CPV模组为25KW),除核心芯片电池外,高聚光镜面和太阳光追踪器成本较高,小功率不具备成本优势,所以该技术定位于100KW以上应用市场。

有研究员测算,三安光电CPV光伏项目系统单价约3.6欧元/瓦,相较系统成本2.4欧元/瓦,其组件应属暴利。而三安光电人士介绍,目前系统成本已降至1.8欧元/瓦左右,公司将来主要是销售整体系统,预期组件的正常利润率在20%-30%左右,但不排除在商业化初期没有利润的可能性。

国际上CPV系统的运用示范电站项目屈指可数,处于起步阶段,市场并不成熟,而三安光电人士表示,“我们CPV系统主要在国内销售。”此前,三安光电与青海省电力公司签订战略合作协议,其中包括投资5亿元建设3-15MW并网CPV光伏电站前期示范项目,首期3MW电站(投资1亿元)争取在2009年底完成。

对该项目,三安光电人士介绍,“我们只负责组件,青海省电力公司负责逆变、上网等。”而三安CPV系统中,太阳能电池芯片占成本比例为30%,结构硬体占30%,逆变器及电缆等占20%,人工及其他占20%。

凯基证券分析师王志霖认为,以系统组件占总投资金额约60%,按20%利润率计算,本次15MW光伏示范电站预估将为三安光电带来6000万元利润。对此,三安光电人士表示,“只有等相关补贴政策明朗,才能得到相对准确的结果。”

受敦煌10MW示范项目带动,国内相继出现了由本土企业承建的多个大规模并网光伏发电项目。比较引人注目的是西藏阿里的10兆瓦光伏电站,江苏正在推进50兆瓦并网发电项目,云南昆明石林的166MW项目,以及云南宜宾长坡岭的200MW项目,青海省锡铁山10MW太阳能光伏电站、格尔木市200MW 光伏并网电站、格尔木市经济开发区10MW光伏电站、15MW光伏电站。

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