筆者在最近經(jīng)常被問到的一個(gè)問題：高倍聚光CPV 技術(shù)的成本是多少？這個(gè)問題還有其他幾個(gè)提法：現(xiàn)在成本是多少？在將來規(guī)模化生產(chǎn)以后是多少？多長時(shí)間可以達(dá)到平價(jià)上網(wǎng)的水平？
　　CPV技術(shù)早在1976年已經(jīng)出現(xiàn)，砷化鎵芯片及隨后出現(xiàn)的多結(jié)太陽能芯片也已經(jīng)取代硅材料，被廣泛應(yīng)用于空間領(lǐng)域。其主要思想是采用相對(duì)廉價(jià)的光學(xué)系統(tǒng)和追日系統(tǒng)來收集陽光，同時(shí)在高倍率聚光條件下，使用極少量的半導(dǎo)體材料以達(dá)到降低成本的目的。所以，無論是哪一種光伏技術(shù)，不管是提高光電轉(zhuǎn)換效率也好，采用薄膜技術(shù)也好(薄膜即意味著減少半導(dǎo)體材料的用量)，都是追求在系統(tǒng)水平上降低成本，以達(dá)到廉價(jià)的提供電力的目的，最終可以替代傳統(tǒng)的能源形式。光伏產(chǎn)業(yè)的圣杯是“平價(jià)上網(wǎng)”，也就是達(dá)到跟傳統(tǒng)能源一樣的發(fā)電成本。
　　對(duì)于高倍聚光從業(yè)者而言，模組和系統(tǒng)的技術(shù)成熟度是一個(gè)長期困擾的問題，成本更是一個(gè)揮之不去的惡夢(mèng)。二者相互糾結(jié)在一起：一方面，技術(shù)不成熟難以進(jìn)行規(guī)模化生產(chǎn)；另一方面，不規(guī)�；�生產(chǎn)又難以降低成本。眼看晶硅、薄膜、光熱發(fā)電等太陽能技術(shù)成本不斷在下降，市場規(guī)模一天天在擴(kuò)大，CPV技術(shù)真的會(huì)在春天到來之前就被凍死了嗎？
　　美國政府能源部在2009年發(fā)表的白皮書，提出光伏技術(shù)的安裝成本在2017年達(dá)到$1/W的目標(biāo)，這個(gè)1美元包含了光伏組件、光伏逆變器及BOS(即低壓電器等輔助系統(tǒng)和安裝的統(tǒng)稱)。這個(gè)目標(biāo)看起來有些不可思議，因?yàn)楝F(xiàn)在的多晶硅組件價(jià)格大約為11-12元/瓦，電站安裝成本也在每瓦18元-20元之間，合 $3/W。意味著再過5、6年，在目前的水平上，每瓦成本還要再降低2美元才可達(dá)到$1/W的目標(biāo)。但是從另一個(gè)角度看，2004年這個(gè)數(shù)值是$8/W，比起7年前，現(xiàn)在已經(jīng)下降了$5/W，這說明在光伏行業(yè)里降低成本的能力不是一般的不可思議。本文試圖探討CPV系統(tǒng)的市場價(jià)格是否可以達(dá)到$1/W。
　　高倍聚光CPV技術(shù)所采用的多結(jié)太陽能芯片是利用生產(chǎn)砷化鎵芯片一樣的設(shè)備，即MOCVD機(jī)臺(tái)來生長的，這個(gè)技術(shù)稱為金屬有機(jī)物化學(xué)氣相沉積（MOCVD），目前國內(nèi)蓬勃發(fā)展的LED行業(yè)中的III-V族芯片材料的生長也是采用這個(gè)技術(shù)。所以，要探討CPV技術(shù)的成本，至少在芯片這個(gè)層面上，LED 行業(yè)是個(gè)最理想的參照系。
　　依照MOCVD設(shè)備廠商VEECO的數(shù)據(jù)，去年LED芯片的成本為$1/cm2，VEECO公司預(yù)計(jì)在2014年，這個(gè)數(shù)值會(huì)降低到$0.2/cm2。目前CPV行業(yè)使用的芯片尺寸一般為5.5×5.5 mm2。也就是一個(gè)接收器中所用的外延片的成本為$0.30。如果再加上芯片工藝和接收器封裝，可以把這個(gè)數(shù)值乘以3，也就是一個(gè)接收器的成本約為$0.90(非常寬松量化的結(jié)果)。而一個(gè)接收器功率約為5W（500倍以上聚光條件下），這樣我們得到一個(gè)接收器的成本，折算成每瓦成本就是不到$0.2/W，或者人民幣1.20 元/瓦左右。按接收器占系統(tǒng)成本的比例，這個(gè)數(shù)值一般在10%-30%之間（取決于不同的系統(tǒng)設(shè)計(jì)），我們?nèi)≥^小的數(shù)值10%，那么相應(yīng)的系統(tǒng)成本就是12元/瓦。反過來計(jì)算，假定CPV系統(tǒng)成本30元/瓦，接收器成本按中間值20%比例，就是6元/瓦(這個(gè)價(jià)格就是目前接收器的市場價(jià))，在CPV產(chǎn)品規(guī)�；�量產(chǎn)(300MW-500MW)的條件下，如果除掉接收器的其他部件成本平均下降60%，接收器取剛才的數(shù)值1.2元/瓦，那么CPV系統(tǒng)成本也應(yīng)在 （30-6）×0.4+1.2=10.8（元/瓦），這兩個(gè)數(shù)值都非常接近目前晶硅的價(jià)格11元/瓦。
　　注意到CPV系統(tǒng)比固定安裝的晶硅系統(tǒng)發(fā)電能力超過30%（標(biāo)準(zhǔn)日照條件），以及土地面積和相應(yīng)BOS的節(jié)省，這樣CPV 系統(tǒng)相比晶硅系統(tǒng)就有了比較不錯(cuò)的性價(jià)比。
　　以上的分析僅限于芯片方面的考量，完全沒有提到聚光系統(tǒng)和追日系統(tǒng)等部件。但是一些CPV業(yè)內(nèi)人士指出，基本上以上的判斷跟他們基于學(xué)習(xí)曲線的認(rèn)知沒有太大的出入。成本的下降對(duì)于CPV而言，除了很大一部分是取決于芯片成本的下降和芯片光電轉(zhuǎn)換效率的提高外，系統(tǒng)集成能力也占相當(dāng)重要的部分。比如，聚光倍率的提升不僅帶來芯片用量的減少，也使得芯片尺寸的減小而伴隨的透鏡光學(xué)孔徑的變小，影響到CPV組件設(shè)計(jì)的變化，從而使得整體材料的節(jié)省和重量的減輕，帶動(dòng)總體成本的下降。光學(xué)設(shè)計(jì)的進(jìn)步，將使得系統(tǒng)接受角度變大，這將影響跟蹤器的精度要求降低，也會(huì)降低跟蹤器的成本。適用于CPV系統(tǒng)的高性能且廉價(jià)的光學(xué)材料的出現(xiàn)，也將進(jìn)一步壓低系統(tǒng)的成本。
　　如果CPV外延片到2014年如期達(dá)到$0.2/cm2的成本，即使接收器價(jià)格僅下降一半，即0.6元/瓦，同時(shí)假定接收器在系統(tǒng)中的比例還保持在10%，那么CPV 系統(tǒng)的成本也還應(yīng)該下降到6元/瓦左右。這里沒有把CPV芯片效率的提高對(duì)整個(gè)電站收益的影響考慮進(jìn)去。在晶硅系統(tǒng)中，每1%硅片效率的提高，對(duì)整個(gè)系統(tǒng)成本影響7%。這兩年，CPV多結(jié)太陽能電池的效率每年提升2% 左右。去年的實(shí)驗(yàn)室最好水平是41.6%（德國Fraunhofer實(shí)驗(yàn)室），今年才到4月份，美國 solar junction公司就宣稱達(dá)到43.5%。高倍聚光CPV技術(shù)距離“半個(gè)太陽”(即芯片轉(zhuǎn)換效率50%)的目標(biāo)已經(jīng)為期不遠(yuǎn)了。
　　綜合上面的分析，筆者認(rèn)為，再過 2-3 年的努力，CPV系統(tǒng)的價(jià)格將在$1/W 左右，或者不到7元/瓦，發(fā)電成本(LCOE)更會(huì)下降到1元/度以內(nèi)。屆時(shí)，高倍聚光CPV技術(shù)有望成為大型荒漠并網(wǎng)光伏電站的主要技術(shù)路線之一。