太陽引擎，第三代太陽能技術：CPV（聚光太陽能）

第一代太陽能技術：晶硅電池

第二代太陽能技術：薄膜電池

第三代太陽能技術：聚光太陽能

目前，行業中把使用晶硅電池和薄膜電池進行光電轉換，分別是第一、第二代太陽能利用技術，均已得到了廣泛應用。利用光學元件將太陽光匯聚后再進行利用發電的聚光太陽能技術，被認為是太陽能發電未來發展趨勢的第三代技術。CPV( Concentrator Photovoltaic聚光太陽能)發電方式正逐漸成為太陽能領域的焦點。

高倍聚光太陽能發電技術被稱為第三代太陽能發電技術。聚光光伏發電技術分為透射式聚光光伏發電系統與反射式聚光光伏發電系統。透射式聚光光伏發電系統的聚光模組主要採用菲涅爾透鏡聚焦方式，反射式聚光模組主要採用迴轉二次反射曲面聚焦方式，聚焦后的光線經過二次勻光處理照射在高效太陽。

• CPV優點

與目前廣泛採用的第一代晶硅電池和第二代薄膜電池發電技術相比，CPV採用多結的III—V族化合物電池，具有大光譜吸收、高轉換效率因而發電效率高，而且發電成本低、土地使用面積少、工作度寬、能量償還時間短、效率可持續提升等優勢。適合建設大規模的發電站。

CPV系統優勢多

CPV系統具有轉換率優勢和耐高溫性能。硅電池的理論轉換效率大概為23%，單結的砷化鎵電池理論轉換效率可達27%，CPV採用的多結的III—V族電池對光譜進行了更全面的吸收，其理論轉換率可超過50%。即使考慮到聚光和追蹤所產生的誤差損失，目前的CPV系統轉換效率可達25%，高於目前市售晶硅電池17%左右的轉換效率。同時，砷化鎵系電池的高溫衰減性能強於硅系電池，更適合應用於日照強烈的荒漠地區。

聚光光伏發電系統採用光學組件將陽光聚集到面積小的高效率三結砷化鎵太陽能電池面上，聚光倍數高達500倍以上，基本單位是一個由兩面鏡子組成的系統。系統內，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。國際上高效聚光光伏發電系統的聚光倍率大約在250 倍-1000 倍，最高的達到了1200 倍。聚光倍率的提高是有限度的，隨著聚光倍率的提升，光能利用效率提升與成本降低明顯，但隨之而來的是光學系統難度加大、追日跟蹤精度的提高與散熱問題突出，超過800 倍的聚光光伏發電系統對光學系統模組、追日跟蹤系統及散熱技術提出了挑戰。而太陽能面板置於跟蹤裝置上，可以隨著太陽位置的變化東升西落。大功率跟蹤控制技術控制精度可達0.1度；能對風速進行精確測量，抗風能力強。這樣一來便極大地提高了太陽能的利用與轉化率。單一CPV電廠可以輕易達到MW級規模，未來這一數字甚至有望達到100MW。

• CPV技術難點

1、讓單晶硅承受較高倍聚光

雖然砷化鎵可以承受1000倍的光強，但是現在砷化鎵價格昂貴，並且砷化鎵中的砷是劇毒物質，不可能大幅度的降低製造成本，另外在以環保為主題的國際環境下也不可能大量使用，最後只能是單晶硅;但是單晶硅一般只能承受3到5倍的光強，在CPV領域3到5倍的聚光幾乎不怎麼能降低成本，要想大幅度降低成本必須達到10左右。為了達到10倍的聚光必須用特製的單晶硅。

2、散熱:

普通的硅光電池板在夏日中午時溫度能到75度以上，普通的硅電池板在兩倍太陽光強下時間一長就會起泡，在5倍太陽光強下10分鐘就會就會起泡，在10倍太陽光強下5分鐘就會起泡，起泡后太陽能電池片就會被氧化，在很短的時間內就會大幅降低效率，另外起泡後由於受熱不均勻，常常有電池片炸裂的，這樣系統就完全不可用。

如果太陽能電池板使用鋁或者銅製的散熱片進行自然散熱，需要大量的散熱片，造價特別貴，貴到比硅光片還要貴;如果使用強制風冷，就要使用大量的電能，得不償失，並且風扇的壽命與可靠性不高，要想達到高可靠性必須有錯誤檢查與冗餘設置，這樣就會成幾倍增加造價，如果在夏天的中午風扇壞了，整個硅光電池板有可能被徹底燒壞。如果使用水冷除了要使用電力外，造價也不便宜，水冷由於管路多，連接點多，還需要水泵，故障點必然多，可靠性還不如風冷，當然水冷的效率要高於風冷，但是在故障率決定一票否決制的太陽能系統中不可用。

3、反光板:

普通的鏡子，塑料反光板由於反射層與骨架層(比如玻璃)熱脹冷縮係數不一樣在室外2-4年反射面就會脫落，在沙漠高溫差地方可能幾個月就完全不能使用了，並且反光率會慢慢下降。

另外國內外也有用高反射率的薄鋁板，但是這種鋁板不能經受冰雹，並且不能擦洗，如果擦洗會產生永久性損傷，這種鋁板使用期限為8年左右，並且反光率逐年降低，8年就基本只有40%的反光率了，遠遠不能達到太陽能系統要求的25年;鋁板有貼保護膜的，但是保護膜造價高，也不防冰雹，不能解決所有問題。另外為了降低成本鋁板一般都為0.3毫米左右，這樣加工特別困難，加工成本特別高。

4、跟蹤器:

光伏電池只有在聚光器的焦點才能工作，因為地球陽每時每刻都在轉動，所以必須使用跟蹤器才能保證光伏電池處於聚光器的焦點;跟蹤器是CPV系統的主要系統之一，沒有跟蹤器系統就不能運行，跟蹤器除了保證系統能運行外還能比不帶跟蹤的系統平均多30-40%的電。但是跟蹤器是機械結構，長年累月的運行會出故障，並且會有磨損，跟蹤器如果出現故障系統就不能運行(發不出電)，如果有磨損了跟蹤精度就會降低，由於CPV系統對跟蹤精度是有要求的，如果精度降低整個發電系統就不能正常運行。