高倍聚光光伏（CPV）并不屬于比較新的技術(shù)，美國SANDIA實(shí)驗(yàn)室在上個世紀(jì)60年代即已開發(fā)出第一個聚光光伏系統(tǒng)，時間上只是稍晚于晶硅電池技術(shù)的發(fā)展，但為何在晶硅電池如今已占全球80%以上光伏市場之后，聚光光伏才開始發(fā)力呢？
　　技術(shù)進(jìn)展快速
　　近年來一直專注于CPV技術(shù)的俞容文博士認(rèn)為，是技術(shù)的積累與進(jìn)步促進(jìn)了CPV在近年來的發(fā)展。他介紹說，聚光光伏采用的多結(jié)III-V族太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率在上個世紀(jì)的進(jìn)展一直很緩慢，但在進(jìn)入21世紀(jì)之后，其轉(zhuǎn)換效率以每年1%到1.5%的速度增長,并迅速超過了40%。
　　據(jù)了解，多結(jié)電池的每層都可以吸收不同光譜范圍的太陽光，因此其具有更高的光電轉(zhuǎn)換效率，理論上能接近70%。
　　俞容文博士表示，采用多結(jié)太陽能電池的高倍聚光技術(shù)而帶來的系統(tǒng)高效率是聚光光伏的最大亮點(diǎn)。目前高效太陽能聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)模組的轉(zhuǎn)換效率已接近30%，而且未來提升空間巨大。但對現(xiàn)有的其它太陽電池發(fā)電技術(shù)來說，30%已是其無法跨越的物理極限。
　　CPV可分為高倍聚光和低倍聚光，采用多結(jié)太陽能芯片的一般稱為高倍聚光(HCPV)，聚光倍數(shù)達(dá)到500或1000以上；而采用單結(jié)砷化鎵芯片或硅材料的是低倍聚光(LCPV)，聚光倍數(shù)在3～100左右(作者注：本文提到的CPV是指高倍聚光)。
　　據(jù)報道，高效率多結(jié)太陽能電池實(shí)驗(yàn)室光電轉(zhuǎn)換效率目前已達(dá)到41%，是晶體硅電池技術(shù)的兩倍。不久前，波音旗下Spectrolab公司宣布已開始量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率為39.2%的最新C3MJ+陸基三結(jié)太陽能電池。而三安光電與美國Emcore公司合資成立的日芯光伏科技有限公司則表示，其批量生產(chǎn)的高性能三結(jié)太陽電池芯片光電轉(zhuǎn)換效率已達(dá)到41%。
　　上海陽遠(yuǎn)新能源科技有限公司副總經(jīng)理陽小兵在接受記者采訪時表示，CPV技術(shù)的發(fā)展實(shí)際上與薄膜電池有些相似，技術(shù)出現(xiàn)和發(fā)展的時間并不短，但因各種原因應(yīng)用發(fā)展一直比較緩慢。據(jù)陽小兵介紹，現(xiàn)有的專注于CPV技術(shù)的公司中超過20年發(fā)展歷史的有好幾家，其中以美國的Amonix和Entech以及澳大利亞的SolarSystem較為知名，這幾家公司基本上是隨著太陽能光伏地面應(yīng)用開始就一直在專注于CPV技術(shù)。他認(rèn)為，CPV屬于真正環(huán)保節(jié)能的環(huán)境友好型技術(shù)，其優(yōu)勢除了光電轉(zhuǎn)換效率高和能量回收期短（不存在高耗能問題）外，還表現(xiàn)在系統(tǒng)占地面積少以及系統(tǒng)壽命終止時材料可回收率高（約90%或更高）等方面。
　　模塊效率方面，公開的數(shù)據(jù)是目前規(guī)�；�電站中CPV模塊效率已經(jīng)達(dá)到25%～27%，EPIA預(yù)計2012年這一數(shù)據(jù)將提高到30%。從國內(nèi)來看，上海聚恒在青島建成的200KW高倍聚光光伏電站使用576倍聚光，其直流效率達(dá)到25%；三安光電青海格爾木已經(jīng)安裝完成的1MW聚光光伏電站實(shí)際運(yùn)行測試結(jié)果表明，標(biāo)準(zhǔn)測試條件下其模組最大光電轉(zhuǎn)換效率為26.8%，最小為23.1%，平均光電轉(zhuǎn)換效率約25%。另據(jù)日芯光伏市場項(xiàng)目經(jīng)理姜澤宇介紹，該公司自主設(shè)計生產(chǎn)的500倍和1000倍聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)效率分別高達(dá)26%和28.5%，是目前國內(nèi)光學(xué)效率最高、組件轉(zhuǎn)換效率最高的CPV系統(tǒng)。
　　對光伏技術(shù)而言，效率是決定成本的重要因素，而這正是聚光光伏技術(shù)的最大潛在優(yōu)勢。種種跡象似乎都表明，高倍聚光光伏正進(jìn)入一個快速發(fā)展時期。

　　示范規(guī)模越來越大
　　使得聚光光伏產(chǎn)業(yè)近年來開始快速發(fā)展的另一個原因，在于規(guī)模化促進(jìn)系統(tǒng)成本的降低。據(jù)不完全統(tǒng)計，2010年全球約有20MW聚光光伏系統(tǒng)開建，其中已有多個商業(yè)規(guī)模的聚光光伏電站建成并網(wǎng)，另有數(shù)個10MW及以上級別高倍聚光光伏項(xiàng)目獲批。近日有消息稱，Amonix計劃在美國科羅拉多州建設(shè)全球迄今最大的30MW的CPV電站項(xiàng)目已于近期完成簽約；而SolFocus不但已在加州建成1MW聚光光伏電站，同時還將在西班牙南部建設(shè)10MW聚光光伏電站。俞容文指出，SolFocus的加州1MW項(xiàng)目證明了CPV的商業(yè)可行性，兆瓦級CPV電廠開始具有投資價值。
　　國內(nèi)來看，三安光電在青海格爾木投建的3MW聚光光伏電站，已經(jīng)完成其中1MW的系統(tǒng)安裝并已開始發(fā)電；上海聚恒太陽能在青島建成200KW高倍聚光光伏電站；以及利達(dá)光電計劃在新鄭機(jī)場高速公路兩旁建設(shè)10公里共10MW高倍聚光光伏電站。同時，上海聚恒太陽能還將計劃在中國西部和北部建設(shè)兆瓦級聚光光伏試點(diǎn)電站。另外，俞容文向本刊記者透露，石家莊明德投資公司已計劃在河北西柏坡開建目前世界上規(guī)模最大總裝機(jī)容量達(dá)120MW的聚光光伏電站，該電站已完成前期土地評估程序及其他審批手續(xù)，今年將分批陸續(xù)開工。
　　市場調(diào)研機(jī)構(gòu)預(yù)測，2011年全球CPV市場規(guī)模將達(dá)到500WM。另據(jù)美國可再生能源研究所預(yù)測，到2020年，全球聚光光伏發(fā)電規(guī)模將達(dá)到數(shù)十吉瓦的產(chǎn)業(yè)規(guī)模。
　　目前國內(nèi)在建CPV項(xiàng)目中，三安光電青海格爾木3MW項(xiàng)目因其與美國Emcore公司合資設(shè)立日芯光伏科技有限公司而備受業(yè)界關(guān)注。
　　據(jù)三安光電企劃經(jīng)理同時亦兼任日芯光伏科技有限公司市場項(xiàng)目經(jīng)理的姜澤宇介紹，目前青海格爾木聚光光伏電站的前期1MW已經(jīng)成功并網(wǎng)，二期工程也已啟動，預(yù)計2011年7月份完成全部3MW裝機(jī)目標(biāo)，其中二期工程將全部采用合資企業(yè)日芯光伏的技術(shù)。姜澤宇表示，二期工程將采用高達(dá)1090倍的聚光倍數(shù)，相比一期會減少電池芯片的使用量；其新型玻璃基聚光透鏡也使系統(tǒng)光電轉(zhuǎn)換效率更高，系統(tǒng)可靠性也將進(jìn)一步提高，同時還降低了后期維護(hù)成本；另外由于模組體積減小，使得太陽追蹤系統(tǒng)更加輕便，安裝及維護(hù)更加靈活。
　　姜澤宇還介紹說，三安青海格爾木CPV項(xiàng)目的成功讓業(yè)界感到驚嘆，其10月份日均發(fā)電4540度，最高日發(fā)電量超過6100度，比晶硅電池發(fā)電量高出30%。另外由于系統(tǒng)采用了雙軸跟蹤，使得系統(tǒng)有效利用小時數(shù)平均每天達(dá)到近5個小時，而且在有效小時內(nèi)的發(fā)電量比較穩(wěn)定。

　　仍有諸多技術(shù)問題有待解決
　　上海太陽能工程技術(shù)研究中心主任李紅波認(rèn)為，高倍聚光光伏系統(tǒng)的電池和聚光鏡的技術(shù)穩(wěn)定性以及系統(tǒng)散熱、高精度跟蹤的可靠性等問題阻礙了其商業(yè)化。他介紹說，聚光電池采用特殊的工藝，不同的倍數(shù)有不同的設(shè)計，因此其存在系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)化問題，是規(guī)模化生產(chǎn)的一大障礙；而聚光鏡固有的光學(xué)特性和光損失，將對系統(tǒng)穩(wěn)定性構(gòu)成威脅；同時，經(jīng)過聚光之后太陽能電池溫度會迅速升高，如果要有效降低電池溫度，就必須加快散熱，這會使系統(tǒng)成本大幅上升；而且聚光光伏所需的砷化鎵電池與普通砷化鎵電池也有所不同，因?yàn)榫酃庵�后電流增大，對電池表面載流能力的要求也提高，從而對砷化鎵材料的要求也更高；另外，聚光光伏需要直射光，因此需要更高的跟蹤精度，這不僅對系統(tǒng)可靠性提出挑戰(zhàn)，其成本增加更是商業(yè)化發(fā)展急需解決的問題。
　　俞容文也表示，CPV系統(tǒng)的可靠性與穩(wěn)定性還有待規(guī)�；�的進(jìn)一步檢驗(yàn)。在他看來，盡管聚光太陽能電池的研究歷史并不短，但其真正開始建設(shè)示范電站也只是最近3至5年的事。包括聚光鏡的可靠性和跟蹤系統(tǒng)的穩(wěn)定性以及精度，都是聚光光伏商業(yè)化的難點(diǎn)。其中，聚光太陽能電池的高聚光比使電池芯片表面溫度過高，這會影響到實(shí)際的轉(zhuǎn)換效率，因此散熱問題比較突出。而且高聚光比使得實(shí)際使用的電池尺寸很小，這對配套的光學(xué)元件的加工精度提出了很高的要求。
在記者的采訪中，多位專業(yè)人士都提到跟蹤系統(tǒng)對于聚光光伏的重要意義。由于CPV是將太陽的光線精準(zhǔn)聚焦，因此必須要有高精度的追蹤系統(tǒng)與電池組件相互配合才行，一旦入射角偏離0.5度，在400倍的透鏡作用下光學(xué)效率將衰減至64%；如果入射角偏離1度，光學(xué)效率甚至將降低為零。
　　但作為專業(yè)追日跟蹤系統(tǒng)生產(chǎn)商，上海陽遠(yuǎn)新能源科技有限公司副總經(jīng)理陽小兵則認(rèn)為，盡管CPV系統(tǒng)涉及的技術(shù)門類比較多，但真正屬于核心、尖端技術(shù)的只有聚光電池部分，其他均屬于常規(guī)技術(shù)，不存在技術(shù)瓶頸與障礙。他表示，目前的追日跟蹤技術(shù)，無論是機(jī)械部分的穩(wěn)定性，還是控制系統(tǒng)的精度，都已經(jīng)不存在技術(shù)障礙。只是由于聚光光伏系統(tǒng)要經(jīng)受安裝地區(qū)惡劣的氣候條件，如風(fēng)、沙、冰雹、雨、雪等的侵蝕和損壞，因此跟蹤系統(tǒng)的可靠性仍需進(jìn)一步提高。在他看來，CPV系統(tǒng)的關(guān)鍵在于如何有機(jī)地將現(xiàn)有技術(shù)組合在一起，并提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。
　　陽小兵表示，上海陽遠(yuǎn)一直都在跟蹤聚光光伏技術(shù)的發(fā)展。他認(rèn)為，CPV系統(tǒng)只適合在光照更充足、直射光比例更高的地區(qū)使用，可能會成為這一技術(shù)規(guī)�；�發(fā)展的另一制約。同時，因?yàn)镃PV系統(tǒng)對逆變器性能的需求也不一樣，而目前尚無CPV專用逆變器生產(chǎn)，這亦是CPV技術(shù)推廣需要解決的問題。
　　由于聚光光伏結(jié)合了光學(xué)、控制、機(jī)械等多學(xué)科技術(shù)，因此其研發(fā)投入可能也相比晶硅技術(shù)要更高一些。聚光光伏發(fā)電采用III-V族半導(dǎo)體材料，盡管其約為70年的使用壽命遠(yuǎn)高于晶硅電池的30年，但其制作工藝復(fù)雜，集成系統(tǒng)性要求較高，因此技術(shù)難度相對更大。
　　李紅波表示，聚光光伏發(fā)電要得到推廣，還需要業(yè)界加大投入。因?yàn)榫酃夤夥�的市場還沒有真正啟動，所以一些配套材料的廠家對投入資金進(jìn)行研發(fā)的積極性并不高。要解決聚光光伏存在的問題，必須在跟蹤系統(tǒng)、玻璃透鏡、封裝材料等各環(huán)節(jié)實(shí)現(xiàn)突破，需要從事不同領(lǐng)域的廠家共同努力，而不僅僅是解決太陽能電池的問題。如果能盡快解決上述問題，CPV技術(shù)將在大型電站特別是超大型電站應(yīng)用方面具有很大的優(yōu)勢。
　　發(fā)改委能源研究所研究員王長貴先生在接受本刊記者采訪時表示，從全球光伏技術(shù)的發(fā)展趨勢來講，高倍聚光光伏的確是一個很有前景的研究開發(fā)方向，但眼下來看，這一技術(shù)的可靠性和穩(wěn)定性方面還需要不斷提高，目前大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還需慎重。

　　成本還是最大制約因素
　　無論是哪一種光伏技術(shù)路線，成本問題都是其規(guī)�；�發(fā)展永遠(yuǎn)也繞不開的門檻。王長貴也表示，目前國外同樣也認(rèn)為聚光光伏產(chǎn)業(yè)化還需時日，主要原因還是電池（砷化鎵）太貴。但他強(qiáng)調(diào)，CPV技術(shù)是未來很重要的一個方向，只是產(chǎn)業(yè)化還有距離，成本還需要下降。
　　在談到成本問題時，俞容文同樣也認(rèn)為，目前CPV尚無法勾畫出明確的成本降低路線圖。在他看來，只有在規(guī)�；�示范的基礎(chǔ)上，才有可能逐漸摸索出CPV技術(shù)的成本下降曲線。
　　聚光光伏發(fā)電應(yīng)用系統(tǒng)成本主要包括兩個部分，一是聚光光伏電池組件成本；二是安裝成本，包括設(shè)計、施工、平衡系統(tǒng)、電網(wǎng)接入等。據(jù)陽小兵介紹，目前CPV系統(tǒng)價格約為25～30元/W。他認(rèn)為，國內(nèi)CPV系統(tǒng)的規(guī)�；瘧�(yīng)用會在2013年前后出現(xiàn)，屆時其系統(tǒng)價格可能接近12～15元/W。同時，隨著電池轉(zhuǎn)換效率的提高和聚光模塊設(shè)計技術(shù)的逐步成熟，聚光光伏發(fā)電的成本還將大幅下降。
　　俞容文博士比較贊同陽小兵對CPV系統(tǒng)成本的判斷。但他強(qiáng)調(diào)，目前聚光光伏系統(tǒng)EPC總成本大約還是需要50元/W左右，相對來說還是較高。
　　在投資回收期的計算方面，業(yè)內(nèi)人士看法并不一致。李紅波認(rèn)為，除了考慮系統(tǒng)維修成本外，聚光太陽能電池的壽命也是需要考慮的問題，對同樣一塊電池而言，其輻射的光子總量是一定的，在聚光之后加快了光電轉(zhuǎn)換的速度，但這樣的電池是否還能維持通常要求的25年壽命，有待進(jìn)一步驗(yàn)證。

　　日趨接近商業(yè)化臨界點(diǎn)
　　俞容文博士介紹說，目前多結(jié)太陽能電池由于每一種半導(dǎo)體材料具有不同的禁帶寬度，分別對應(yīng)不同的太陽光譜，可以對太陽光進(jìn)行從藍(lán)光、可見光到紅外光的全譜線吸收。這種多結(jié)太陽能電池的聚光倍數(shù)可以達(dá)到1000倍～2000倍，在聚光之后，其轉(zhuǎn)換效率可以在30%的基礎(chǔ)上再增加8%～10%。他認(rèn)為，效率的提升會極大地促進(jìn)CPV系統(tǒng)單位成本的降低，使得這一技術(shù)更加具備競爭力。去年以來，已經(jīng)有多家商業(yè)化III-V半導(dǎo)體材料制造商進(jìn)入CPV領(lǐng)域，如JDSU、IQE、Spire等，這很可能讓今年CPV芯片的供應(yīng)和價格向有利于CPV產(chǎn)業(yè)化的方向發(fā)展。
　　但他同時也表示，聚光倍率的提高是有限度的。隨著聚光倍率的提升，盡管光能利用效率提升與成本降低明顯，但隨之而來的是光學(xué)系統(tǒng)難度加大、追日跟蹤精度的提高與散熱問題突出，超過1000倍的聚光光伏發(fā)電系統(tǒng)對光學(xué)系統(tǒng)、追日跟蹤系統(tǒng)及散熱技術(shù)都提出了新的挑戰(zhàn)。
　　有分析師表示，聚光光伏技術(shù)由于具有十分突出的優(yōu)點(diǎn)，將是未來光伏領(lǐng)域中最被看好的發(fā)電技術(shù)之一。除了高轉(zhuǎn)換效率外，聚光光伏耗水量少也是一個明顯的優(yōu)勢，尤其針對只適合建于荒漠缺水地區(qū)的大型地面電站而言，這更是一個突出的優(yōu)勢。而從目前的技術(shù)研究動態(tài)來看，已有一些光伏科研部門在跟蹤器跟蹤精度的提升上取得了突破性進(jìn)展，相信在未來幾年，該技術(shù)的可靠性將逐步得到完善。
　　姜澤宇認(rèn)為，CPV行業(yè)的發(fā)展主要依賴兩大方面的支持，一是政策，目前國家相關(guān)部門已經(jīng)認(rèn)識到CPV技術(shù)的優(yōu)勢，并已開始在政策方面予以扶持，這無疑會給CPV的發(fā)展帶來很大的空間。二是行業(yè)自身的發(fā)展，隨著示范項(xiàng)目越來越多，系統(tǒng)可靠性將顯著提升，這會促進(jìn)CPV技術(shù)早日商業(yè)化發(fā)展。
　　實(shí)際上，在科技部2010年10月20日發(fā)布的“863計劃”關(guān)于“先進(jìn)能源技術(shù)領(lǐng)域新型太陽能中試及前沿技術(shù)主題項(xiàng)目申報指南”中，已有關(guān)于“高倍聚光化合物太陽能電池規(guī)�；�制造關(guān)鍵工藝設(shè)備國產(chǎn)化及兆瓦級產(chǎn)能的中試示范線”課題。據(jù)俞容文介紹，根據(jù)目前的申報情況來看，如無意外，國內(nèi)有幾個單位可能將獲得相關(guān)課題經(jīng)費(fèi)支持。
　　盡管還不能確定聚光光伏未來的市場前景，但目前投身于這一領(lǐng)域的知名企業(yè)已經(jīng)越來越多，包括Boeing、Amonix、夏普、Practical Instruments以及國內(nèi)的三安光電、利達(dá)光電、水晶光電、萬家樂、漢龍集團(tuán)、昊陽新能源等。
　　據(jù)悉，日芯光伏科已規(guī)劃2011年聚光光伏太陽能系統(tǒng)的產(chǎn)能達(dá)到100MW，2013年達(dá)到500MW，2015年達(dá)到1000MW。同時，日芯光伏還將與神光新能源等合作主要在西北地區(qū)大力開發(fā)國內(nèi)聚光光伏發(fā)電市場。
　　昊陽新能源董事長張海平認(rèn)為，隨著規(guī)�；�發(fā)展，CPV技術(shù)在2013年很可能達(dá)到每度電0.5到0.6元錢的較低價格，這相對于晶硅技術(shù)來說有著顯而易見的優(yōu)勢。
　　從整個光伏技術(shù)領(lǐng)域來看，促進(jìn)原材料成本降低和改變生產(chǎn)工藝等角度來降低系統(tǒng)成本的方式，目前已越來越趨于平緩，短期內(nèi)大幅降低光伏系統(tǒng)成本的可能性越來越小。而聚光光伏技術(shù)則是通過減少太陽能電池片需求量，即通過減少系統(tǒng)所需高成本半導(dǎo)體材料的方式來降低系統(tǒng)總成本，這至少是一種不同角度的思維，或許能為促進(jìn)光伏發(fā)電盡早平價上網(wǎng)闖出一條新路也未可知。
　　況且，不同的太陽能發(fā)電技術(shù)有不同的使用領(lǐng)域，CPV技術(shù)更適用于太陽輻照強(qiáng)烈地區(qū)的大規(guī)模并網(wǎng)光伏電站，隨著聚光光伏技術(shù)進(jìn)步和效率提升，以及CPV設(shè)備制造成本不斷降低，其或?qū)⒊蔀樘�陽能發(fā)電的又一重要選擇。