與常(chang)規光(guang)伏電(dian)站一樣(yang)，高倍聚(ju)光(guang)電(dian)站也是25年的質(zhi)保(bao)，所以電(dian)站必須非(fei)常(chang)可靠。
一個名(ming)為“高倍聚(ju)光模組(zu)和裝(zhuang)配-設計規格和定(ding)型(xing)”的(de)標(biao)準（IEC62108）已(yi)經在(zai)2007年頒布實施，作(zuo)為進入市場的(de)強制性要求。今天，已(yi)經有許多公司(si)根(gen)據這個標(biao)準通(tong)過(guo)了產品檢驗。同時(shi)，附加的(de)UL和IEC標(biao)準（涵(han)蓋功(gong)率和能量(liang)標(biao)定(ding)、模組(zu)安全、跟蹤器、光學(xue)、芯(xin)片裝(zhuang)配等等）已(yi)經頒發或(huo)正在(zai)制定(ding)之中。
展望：關于系統成本和平準化電力成本
聚光系統(tong)的市場價格和成本信息(xi)很(hen)難取得。
這是由于市場比較小，活躍的(de)公司并不多(duo)。這樣，學習(xi)曲線并不是那么(me)可靠，系統成本和平(ping)準化電(dian)力成本（LCOE或度電(dian)成本）的(de)分析也具(ju)有(you)很大的(de)不確定性，除(chu)非市場上已經有(you)了足夠多(duo)的(de)并網(wang)發電(dian)項目安(an)裝量(liang)。
2013年，Fraunhofer發表了一個可再生能源的平(ping)準化(hua)電力成本的深(shen)入研究。其中也(ye)包括了對高倍聚光的分析，根據的是基于公開發表的數據所作的假設。
加拿大(da)的(de)渥太華大(da)學(xue)的(de)一個小組也(ye)作過類似的(de)報告。根(gen)據行業調查(cha)和(he)文獻，聚光光伏的(de)價格（含安(an)裝），大(da)多(duo)在(zai)1400歐(ou)元/千瓦和(he)2200歐(ou)元/千瓦之間，根(gen)據不同的(de)設計概(gai)念和(he)新的(de)地區差(cha)異而不同。
而根(gen)據技術經濟性分析，我(wo)們計算得(de)到聚光電(dian)站的平準化電(dian)力成本，則(ze)為0.1歐(ou)元(yuan)/度(du)~0.15歐(ou)元(yuan)/度(du)（DNI輻射度(du)2000kWh/m2/a的地區(qu)），0.08歐(ou)元(yuan)/度(du)~0.12歐(ou)元(yuan)/度(du)（DNI輻射度(du)2500kWh/m2/a的地區(qu)）。
對于聚(ju)光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏，未來(lai)市(shi)場發展有很大(da)的(de)不確定性(xing)，技(ji)術進步(bu)帶(dai)來(lai)成本的(de)下降的(de)可能性(xing)也是(shi)存(cun)在的(de)。分析表明，未來(lai)度(du)電成本下降的(de)潛力將繼續鼓勵(li)技(ji)術的(de)發展。如果(guo)保持聚(ju)光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏電站的(de)安裝，到2030年，聚(ju)光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏將達到0.045歐(ou)元/度(du)~0.075歐(ou)元/度(du),系統價格（含安裝）將達到700歐(ou)元/千(qian)瓦~1100歐(ou)元/千(qian)瓦。
從(cong)圖1可(ke)以看(kan)到，在(zai)一些日照比較好(hao)的地區，高倍聚光的成(cheng)本已經(jing)和平(ping)板晶硅(gui)的成(cheng)本可(ke)以比擬，或者(zhe)更低(di)。
展望：研發和技術
高(gao)光(guang)電轉換效率是(shi)促使高(gao)倍聚光(guang)度電成本具有競(jing)爭力的(de)最大(da)因(yin)素(su)。因(yin)而，絕大(da)多(duo)數的(de)研(yan)發努(nu)力都放在(zai)如何(he)提高(gao)效率，無論(lun)是(shi)在(zai)芯片、模組(zu)還是(shi)在(zai)系統水平上。
圖2顯示了(le)(le)自2000年以來芯片、模(mo)組和系(xi)統效(xiao)率的(de)提升(sheng)，強調了(le)(le)研(yan)發努力的(de)進展。這些趨勢線是來自歐洲(zhou)研(yan)發平(ping)臺的(de)預期(qi)，這預計了(le)(le)聚光技術效(xiao)率提升(sheng)的(de)巨大(da)潛力。
效率問題：III-V族多結電(dian)池是聚光技術(shu)度電(dian)成本下降(jiang)的主要推(tui)手。
從2002年(nian)以(yi)來，每年(nian)的效率提升在0.9%以(yi)上。Sharp公(gong)司和Fraunhofer實驗室(shi)達到了今天(tian)的冠(guan)軍效率，分(fen)別為(wei)三(san)結電(dian)池44.4%和四結電(dian)池46.0%，46.5%的效率也已經出現(xian)，但(dan)還未得到權威(wei)檢測機(ji)構的證實。
商(shang)業化(hua)產品(pin)的(de)效率(lv)與實(shi)驗室(shi)效率(lv)相(xiang)當(dang)接近(jin)，說(shuo)明高倍聚光(guang)技術的(de)商(shang)業化(hua)轉化(hua)非常迅速。根據(ju)一些公(gong)司的(de)產品(pin)數據(ju)規(gui)格書，現在商(shang)業化(hua)聚光(guang)芯片(pian)的(de)效率(lv)在38%~42%。
與其他光伏技術(shu)相比，聚(ju)光技術(shu)的高效率(lv)可以這樣來解釋。
首先，聚光芯片(pian)是(shi)元(yuan)素周(zhou)期表的(de)III族和V族元(yuan)素的(de)化合物晶體(ti)制作，由不(bu)同的(de)半導體(ti)材料(liao)按(an)禁(jin)帶(dai)寬(kuan)度(du)由低到高順序堆(dui)砌而成的(de)。這樣做不(bu)僅是(shi)減(jian)少了光子吸收(shou)過(guo)程中的(de)熱損失，因不(bu)同能量的(de)光子對應不(bu)同半導體(ti)帶(dai)寬(kuan)的(de)材料(liao)吸收(shou)，更重(zhong)要的(de)是(shi)，跟單結結構相(xiang)比，在透射損失減(jian)少的(de)同時，光子吸收(shou)范圍也(ye)大大增加(jia)。
同時，III-V族材(cai)(cai)料是直接(jie)(jie)帶半導體，光(guang)子吸收效率很高，可(ke)以把材(cai)(cai)料做(zuo)得非常(chang)薄。對比(bi)硅(gui)(gui)材(cai)(cai)料，硅(gui)(gui)是間接(jie)(jie)半導體材(cai)(cai)料，吸收光(guang)子的能力比(bi)較(jiao)低，硅(gui)(gui)片(pian)通常(chang)要作的比(bi)較(jiao)厚。
具體(ti)(ti)來說，廣泛使用(yong)的(de)(de)(de)III-V族聚(ju)(ju)光芯(xin)片結構，是(shi)晶(jing)格匹配的(de)(de)(de)GaInP/InGaAs/Ge，這(zhe)種材料(liao)(liao)(liao)不僅地面聚(ju)(ju)光光伏使用(yong)，在太空上也已經是(shi)成熟(shu)的(de)(de)(de)應用(yong)了。這(zhe)種器件是(shi)利用(yong)產出效率很高的(de)(de)(de)氣相外延生長設(she)(she)備(MOCVD)生產的(de)(de)(de)，這(zhe)種結構中的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)(liao)是(shi)跟Ge晶(jing)格匹配的(de)(de)(de)，因此這(zhe)種結構的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)(liao)晶(jing)體(ti)(ti)質量非(fei)常高，2009年其(qi)光電效率達(da)到了41.6%(AM1.5d，364倍聚(ju)(ju)光比)。采(cai)用(yong)不同(tong)組分(fen)的(de)(de)(de)III-V半導體(ti)(ti)材料(liao)(liao)(liao)提供了非(fei)常大的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)(liao)設(she)(she)計(ji)(ji)靈(ling)活性，具體(ti)(ti)的(de)(de)(de)材料(liao)(liao)(liao)設(she)(she)計(ji)(ji)討論超過了本(ben)報告(gao)的(de)(de)(de)范圍。另請注(zhu)意(yi)，低(di)倍聚(ju)(ju)光光伏仍然(ran)采(cai)用(yong)單晶(jing)硅材料(liao)(liao)(liao)，而本(ben)報告(gao)主(zhu)要討論高倍聚(ju)(ju)光的(de)(de)(de)技術(shu)路(lu)徑(jing)。
原材料供應問題(ti)：聚光芯片是采用了多種不同的(de)元素，Ga(鎵)、In(銦)和Ge（鍺(zang)），在全球供應上是有限的(de)。
鎵(jia)和(he)銦來自采礦副產(chan)品的(de)還原，2013年的(de)產(chan)量(liang)分(fen)別是(shi)(shi)280噸和(he)770噸。2011年鍺的(de)產(chan)量(liang)約為118噸。這是(shi)(shi)原始產(chan)品的(de)產(chan)量(liang)，不(bu)包含回收和(he)重復(fu)利用。
假定鍺襯底片的(de)厚度為200微(wei)米，則(ze)理論使用(yong)(yong)量(liang)是(shi)0.1g/cm2，考(kao)慮30%的(de)產出(chu)（鋸割(ge)(ge)、切片、破裂等損失），則(ze)實(shi)際使用(yong)(yong)量(liang)是(shi)0.4g/cm2，取(qu)決(jue)于各公(gong)司(si)如何(he)控制鋸割(ge)(ge)損失。只有少數(shu)公(gong)司(si)能夠回收(shou)利用(yong)(yong)鋸割(ge)(ge)損失的(de)鍺廢料(liao)，其他材(cai)料(liao)的(de)損失比例則(ze)非(fei)常小(xiao)。
這樣，在假定30%模組(zu)效率(lv)和1000倍聚(ju)(ju)光(guang)比(bi)的(de)條件下(xia)，1GW的(de)高倍聚(ju)(ju)光(guang)所(suo)需要的(de)Ge重量大約為4噸，不(bu)考慮回收(shou)的(de)話最大不(bu)超(chao)過12噸。現在的(de)材料供應是不(bu)存在問題(ti)的(de)，隨(sui)著效率(lv)提高和聚(ju)(ju)光(guang)比(bi)增加(jia)，材料用量還會減少。
在(zai)太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)應用(yong)以外(wai)(wai)，Ge也廣泛應用(yong)于電子(zi)、紅外(wai)(wai)光學、光纖光學、聚(ju)酯催化劑等發展最快的(de)(de)應用(yong)需求。因此，未來(lai)鍺(zang)的(de)(de)供應量(liang)還需要繼續增加，如果聚(ju)光太(tai)陽(yang)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)應用(yong)能(neng)(neng)(neng)達到較大(da)規模的(de)(de)話。全(quan)球(qiu)已知(zhi)鍺(zang)的(de)(de)儲量(liang)約(yue)有(you)35600噸，其中24600噸來(lai)自煤，剩(sheng)余(yu)的(de)(de)來(lai)自鉛/鋅(xin)生(sheng)產(chan)。作(zuo)為一種副產(chan)品，看不(bu)出(chu)來(lai)有(you)任(ren)何(he)限制鍺(zang)產(chan)量(liang)的(de)(de)因素。
不(bu)過，不(bu)清楚的(de)是(shi)，鍺的(de)價格是(shi)否需要(yao)提高以刺激(ji)產量。或者(zhe)，作為(wei)副(fu)產品的(de)鍺價格是(shi)否變化，而其變化又(you)如何(he)才不(bu)至于影響(xiang)聚光(guang)光(guang)伏的(de)經濟性。
對于鎵和(he)銦來說，聚(ju)光(guang)(guang)(guang)芯(xin)片生產(chan)所需(xu)(xu)要的(de)量非常之少，即便是每年GW級的(de)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)伏產(chan)能(neng)下，也(ye)不需(xu)(xu)要供應鏈增加供給。
另(ling)外，如果(guo)不采用(yong)(yong)鍺襯底片(pian)(pian)，而(er)是使(shi)用(yong)(yong)GaAs襯底片(pian)(pian),Ga的用(yong)(yong)量(liang)會顯著增加。假定600微米的GaAs片(pian)(pian)，Ga用(yong)(yong)量(liang)不到0.2g/cm2（沒有考(kao)慮損(sun)耗），考(kao)慮30%產出并且(qie)不回收GaAs片(pian)(pian)，用(yong)(yong)量(liang)最高(gao)也不到0.5g/cm2。在有效(xiao)回收，30%模組效(xiao)率和(he)1000倍聚光比(bi)條件下，每(mei)GW聚光光伏(fu)需(xu)要5.5噸Ga。
不(bu)考慮回收的情況下(xia)，最(zui)多也(ye)(ye)不(bu)超過(guo)17噸。在最(zui)壞(huai)情況下(xia)，以產能1GW/年(nian)計，聚光光伏的Ga用量，也(ye)(ye)只占了(le)全(quan)球年(nian)供應量的6%。
如果(guo)聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏的(de)(de)芯(xin)片在低(di)倍聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)下使(shi)用(yong)(yong)，或者完全(quan)不采用(yong)(yong)聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)，則Ge、Ga、In的(de)(de)原材(cai)料(liao)供應問(wen)題將(jiang)變得非常具有挑戰性。也就是說，采用(yong)(yong)高(gao)倍聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)技術可以大(da)大(da)減(jian)少(shao)半導體材(cai)料(liao)的(de)(de)使(shi)用(yong)(yong)量。以1000倍聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)比為例，在相同(tong)功率下，相當于僅僅使(shi)用(yong)(yong)了千(qian)分(fen)之一的(de)(de)芯(xin)片用(yong)(yong)量，而轉換(huan)效率還更高(gao)——聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)芯(xin)片在高(gao)倍聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)條(tiao)件下，其光(guang)(guang)電轉換(huan)效率比非聚(ju)(ju)(ju)光(guang)(guang)條(tiao)件下的(de)(de)轉換(huan)效率還要高(gao)8%左右。
>>編譯后記
這(zhe)是根據(ju)去年(nian)(nian)年(nian)(nian)底德國(guo)(guo)Fraunhofer實(shi)驗(yan)室(shi)和美國(guo)(guo)可(ke)再(zai)生能源實(shi)驗(yan)室(shi)共(gong)同就高(gao)倍聚(ju)光(guang)光(guang)伏技術的(de)最新進(jin)展發表(biao)的(de)一個報(bao)告編譯而成的(de)。最近幾年(nian)(nian)，在全世界晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)（多(duo)晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)和單晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)）大規模(mo)擴充產能和技術工(gong)藝進(jin)步導致平板晶(jing)(jing)(jing)硅(gui)太陽能系統成本和價格急(ji)劇下(xia)降(jiang)的(de)大背(bei)景下(xia)，聚(ju)光(guang)光(guang)伏（地面高(gao)倍聚(ju)光(guang)）在太陽能發電(dian)市場上的(de)推廣應用被迅(xun)速抑制，一系列的(de)破產倒(dao)閉和重(zhong)組事件，也給(gei)這(zhe)個光(guang)伏細分行業(ye)蒙上了重(zhong)重(zhong)陰影。
不過(guo)，可喜的(de)(de)是，作為一種研發歷史悠久并有著(zhu)多年現場(chang)數據的(de)(de)發電項(xiang)目(mu)經驗(yan)，以(yi)及在太空上成熟應用的(de)(de)技術，高倍聚(ju)光(guang)以(yi)其技術和(he)性(xing)能的(de)(de)優越性(xing)并沒有完全被放棄(qi)，一些公司和(he)研究機構(gou)在聚(ju)光(guang)芯片效(xiao)率(lv)上每年都(dou)取得新進展，模組和(he)系統的(de)(de)標準也已經制(zhi)定或正(zheng)在制(zhi)定之(zhi)中，大(da)型聚(ju)光(guang)發電項(xiang)目(mu)安裝(zhuang)還(huan)在繼續，不斷在提供(gong)和(he)累(lei)積現場(chang)數據，為這個(ge)行業(ye)帶(dai)來希望(wang)的(de)(de)亮光(guang)。
中國在(zai)聚(ju)光(guang)光(guang)伏產(chan)業(ye)中，不僅能夠商(shang)業(ye)化生產(chan)聚(ju)光(guang)芯(xin)片(pian)，在(zai)模組和(he)系(xi)統上(shang)也積累(lei)了大(da)量的實(shi)際(ji)生產(chan)經(jing)驗，包括(kuo)芯(xin)片(pian)的材料設計和(he)商(shang)業(ye)化生產(chan)、接(jie)收器組裝、光(guang)學(xue)部件(jian)、跟蹤(zong)器等，已經(jing)形成(cheng)了完(wan)整的聚(ju)光(guang)光(guang)伏產(chan)業(ye)鏈，且發(fa)電項目裝機量在(zai)國際(ji)上(shang)也名列前茅。
從制造環節上(shang)看(kan)，聚光光伏的全產業鏈無污染和低能耗(hao)，聚光光伏系(xi)統的能源回報期只有(you)6個月(yue)，是嚴(yan)格(ge)意義上(shang)的清潔(jie)能源。
從技(ji)術角度看，高倍聚光只在陽光充(chong)沛(pei)地(di)區具有較(jiao)強的價格競爭力(li)。輸出電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)力(li)曲線平緩(huan)，比(bi)較(jiao)適合大(da)規模發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)側(ce)并網發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，在光伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)的終端市(shi)場(chang)上應占有一席之地(di)。也就(jiu)是說，根據技(ji)術特點和應用情(qing)景，不同的光伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)技(ji)術各有其優勢的細分市(shi)場(chang)。
從積極(ji)的角(jiao)度(du)和發(fa)展(zhan)的眼光(guang)來看，中國如支持發(fa)展(zhan)聚光(guang)光(guang)伏，可(ke)以增強我國在先進半(ban)導體芯片技術(shu)方面的研(yan)發(fa)實力。而發(fa)展(zhan)高(gao)端(duan)光(guang)學材(cai)料，提高(gao)光(guang)學設計水平，加(jia)強精密光(guang)學加(jia)工能(neng)力，符合(he)國家從低端(duan)制(zhi)造到高(gao)端(duan)智(zhi)造的制(zhi)造業轉型趨(qu)勢。發(fa)展(zhan)大(da)型聚光(guang)光(guang)伏發(fa)電(dian)，跟(gen)其他可(ke)再生能(neng)源一起，對中國的環境治(zhi)理和碳排放(fang)控制(zhi)也具有積極(ji)意義。
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