一、前言
太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價格一直居高不下!主要原因是因?yàn)樘柲艿拿芏鹊!太陽照射到地面上的平均光?qiáng)為1千瓦/平米;單晶硅的轉(zhuǎn)化率可以達(dá)到23%,多晶可以達(dá)到16%,薄膜只能可以達(dá)到8%。轉(zhuǎn)換效率最高的砷化鎵電池片能到35%以上,但是用砷化鎵制造的太陽能發(fā)電系統(tǒng)整體轉(zhuǎn)換效率只有25%左右。
所以為了降低太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價格,增加太陽光強(qiáng)是一個好的解決辦法,要想增大光強(qiáng)需要用凸透鏡或者菲尼爾透鏡或者反光板把光聚起來;這樣就能大大降低硅與砷化鎵的使用量,從而降低太陽能發(fā)電系統(tǒng)的價格;這就是CPV(聚光光伏發(fā)電系統(tǒng))的由來。
二、CPV系統(tǒng)的技術(shù)難點(diǎn)
CPV太陽能發(fā)電系統(tǒng)原理比較簡單,為什么到現(xiàn)在全世界也沒有幾家公司做出特別穩(wěn)定且便宜的發(fā)電系統(tǒng)呢!在CPV領(lǐng)域原則上講聚光倍數(shù)越高造價就越便宜但是使用聚光的方式就會出現(xiàn)以下問題。
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(qiáng),但是現(xiàn)在砷化鎵價格昂貴,并且砷化鎵中的砷是劇毒物質(zhì),不可能大幅度的降低制造成本,另外在以環(huán)保為主題的國際環(huán)境下也不可能大量使用,最后只能是單晶硅;但是單晶硅一般只能承受3到5倍的光強(qiáng),在CPV領(lǐng)域3到5倍的聚光幾乎不怎么能降低成本,要想大幅度降低成本必須達(dá)到10左右。為了達(dá)到10倍的聚光必須用特制的單晶硅。
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(qiáng)下時間一長就會起泡,在5倍太陽光強(qiáng)下10分鐘就會就會起泡,在10倍太陽光強(qiáng)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(nèi)就會大幅降低效率,另外起泡后由于受熱不均勻,常常有電池片炸裂的,這樣系統(tǒng)就完全不可用。
如果太陽能電池板使用鋁或者銅制的散熱片進(jìn)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(qiáng)制風(fēng)冷,就要使用大量的電能,得不償失,并且風(fēng)扇的壽命與可靠性不高,要想達(dá)到高可靠性必須有錯誤檢查與冗余設(shè)置,這樣就會成幾倍增加造價,如果在夏天的中午風(fēng)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,水冷由于管路多,連接點(diǎn)多,還需要水泵,故障點(diǎn)必然多,可靠性還不如風(fēng)冷,當(dāng)然水冷的效率要高于風(fēng)冷,但是在故障率決定一票否決制的太陽能系統(tǒng)中不可用。