第五章聚光太陽電池

聚光光伏ConcentratorPhotovoltaic各代太陽能電池介紹

單晶硅太陽能電池多晶硅太陽能電池第一代太陽電池第二代太陽電池非晶硅薄膜、銅銦錫(CIGS)、碲化鎘(CdTe)薄膜太陽能電池第三代太陽能電池硅響應(yīng)部分多結(jié)化合物半導(dǎo)體光伏電池（MTJ光伏電池）采用三個(gè)不同半導(dǎo)體材料構(gòu)成PN結(jié)：每個(gè)PN結(jié)具有不同的禁帶寬度頂電池–1.9eV中電池–1.4eV底電池–0.7eV不同的電池吸收太陽光譜中不同的部分,從而提高整個(gè)電池的轉(zhuǎn)換效率太陽能聚光系統(tǒng)的引入目前應(yīng)用于地面發(fā)電系統(tǒng)的GaAs基太陽能發(fā)電系統(tǒng)大多都采用聚光系統(tǒng)，聚光型太陽能(Concentrationphotovoltaic，簡稱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。CPV系統(tǒng)實(shí)物圖(左)及CPV系統(tǒng)原理圖(右)將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)聚光光伏（CPV）其太陽能能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)31%～40.7%，雖然轉(zhuǎn)換效率高，但是由于向陽時(shí)間長，過去用于太空產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)在搭配太陽光追蹤器可用于發(fā)電產(chǎn)業(yè)，比較不適合用于一般家庭。聚光器折射聚光器：菲涅爾透鏡反射聚光器：槽形、蝶形聚光強(qiáng)度：低倍、中倍、高倍率聚光器聚光方式：聚光器原理

費(fèi)涅爾透鏡是一種折射式聚光器，它是由平凸透鏡演變而來的。從圖(a)可知，當(dāng)太陽光垂直平凸透鏡時(shí)，第一個(gè)界面(平面)不改變光的傳播方向，第二個(gè)界面(曲面)才會(huì)改變光的方向，使入射光會(huì)聚。把平凸透鏡的曲面分成許多個(gè)小單元，由于每個(gè)小單元可近十地看作為平面(如圖(b))，這樣圖中畫有陰影線的部分變成了直角小棱鏡。把許許多多直角小棱鏡平版化(在一塊平板上加工制成)，便構(gòu)成了費(fèi)涅爾透鏡(也稱平板透鏡)，見圖(c)。費(fèi)涅爾透鏡演化示意圖菲涅耳透鏡蝶式槽式聚光太陽電池太陽能材料對光譜的吸收能力表硅(Si)與砷化鎵(GaAs)對溫度的發(fā)電轉(zhuǎn)換效率比較世界聚光太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率太陽跟蹤器散熱系統(tǒng)散熱裝置主要作用是為太陽能電池降溫，太陽能電池的最佳工作溫度是在25℃左右，而聚光器在提高光強(qiáng)的同時(shí)由于能流密度增大也使太陽能電池表面的溫度升高了很多。具體以硅太陽能電池為例，溫度每升高1℃其輸出功率下降0.35%~0.45%CPV發(fā)電系統(tǒng)集成接收器模組發(fā)電系統(tǒng)追日聚光型太陽能電池太陽能不同太陽電池轉(zhuǎn)換效率的增長趨勢光伏發(fā)電成本分析反射式高倍聚光太陽電池500倍聚光太陽電池美國250-1000倍槽式聚光電池方陣西班牙1.0MW250倍聚光太陽電池發(fā)電系統(tǒng)東山精密（002384）：聚光產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)：鈑金構(gòu)件聚光簡介：全球CPV龍頭SolFocus的指定鈑金供應(yīng)商，并承接組裝業(yè)務(wù)精密鈑金件是公司的主導(dǎo)產(chǎn)品。公司已經(jīng)通過SolFocus全面的供應(yīng)商體系認(rèn)證，作為其全球唯一的精密制造服務(wù)商，為其提供全面的CPV發(fā)電系統(tǒng)精密鈑金組件及系統(tǒng)組裝“一站式”精密制造服務(wù)。萬家樂（000533）聚光產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)：電池芯片系統(tǒng)集成聚光簡介：持股25%的新曜光電，在研CPV電池模塊、模組以及聚光光學(xué)系統(tǒng)公司控股25%的新曜光電是一家以第三代高聚光型（HCPV）太陽能發(fā)電模組和發(fā)電系統(tǒng)的開發(fā)、設(shè)計(jì)和產(chǎn)業(yè)化為主要業(yè)務(wù)方向的高科技公司。目前，新曜光電已完成10mm電池模塊的工藝改進(jìn)和優(yōu)化，封裝測試和模塊批量生產(chǎn)工藝也基本完成，是國內(nèi)唯一有高倍率核心模塊研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)能力的單位。涉及CPV系統(tǒng)及部件制造的A股公司有多家三安光電（600703）：聚光產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)：電池芯片系統(tǒng)集成聚光簡介：技術(shù)來源于Emcore，CPV系統(tǒng)采用雙軸跟蹤、500倍聚光方式天津三安三期擴(kuò)產(chǎn)完畢后，MOCVD總數(shù)將達(dá)到100臺(tái)以上。已實(shí)現(xiàn)年產(chǎn)外延片65萬片，芯片200億粒的生產(chǎn)規(guī)模。目前三安能提供單機(jī)規(guī)格為25kW的聚光光伏發(fā)電機(jī)組。新華光（600184）：聚光產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)：光學(xué)系統(tǒng)鑭系光學(xué)玻璃獲湖北省新產(chǎn)品獎(jiǎng)，光學(xué)材料市場占有率30%以上，是EPSON、3M、ZEISS、鳳凰光學(xué)等公司的光學(xué)材料主要供應(yīng)商。公司控股子公司天達(dá)光伏主要產(chǎn)品為晶硅太陽能電池，在云南昆明石林太陽能光伏并網(wǎng)電站20兆瓦實(shí)驗(yàn)示范項(xiàng)目中負(fù)責(zé)提供7.1MW太陽能組件。水晶光電（002273）：聚光產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)：光學(xué)系統(tǒng)聚光簡介：公司正與歐美廠商就CPV用鍍膜器件的進(jìn)行接觸公司是國內(nèi)唯一一家規(guī)?；a(chǎn)光學(xué)低通濾波器的企業(yè)，全球排名第四；紅外截止濾光片及組立件年產(chǎn)能1.5億片，全球排名第三。公司之前的主要客戶為索尼，目前已經(jīng)進(jìn)入佳能、奧林巴斯等廠商的供應(yīng)鏈。公司在鍍膜上擁有核心技術(shù)，反射鏡鍍膜產(chǎn)品可能成為公司新的業(yè)務(wù)方向。利達(dá)光電（002189）：聚光產(chǎn)業(yè)環(huán)節(jié)：光學(xué)系統(tǒng)聚光簡介：關(guān)聯(lián)公司河南中光學(xué)集團(tuán)，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的太陽能C