聚光型太陽光電技術(shù)發(fā)展概況

聚光型太陽光電技術(shù)的研究始于二十世紀(jì)七十年代石油危機(jī)時(shí)，然而因發(fā)電成本太高在過去數(shù)十年來聚光型太陽光電技術(shù)占整體太陽光電研發(fā)的比例仍然很小，直到近期因環(huán)保意識高漲及對再生能源的重視，加上高效率聚光電池的效率一再提升及成本下降空間大，而又再度受到了關(guān)注。

一、發(fā)展近況
聚光型太陽光電技術(shù)在1970年代開始發(fā)展，美國的Sandia實(shí)驗(yàn)室在1970年代中期發(fā)表了第一篇對效率為12.7%、光強(qiáng)50倍(50 Suns)的1kWp聚光型太陽光電系統(tǒng)的研究。約此同時(shí)，美國的Spectrolab公司(有與Sandia實(shí)驗(yàn)室合作)也發(fā)展出效率為10.9%、光強(qiáng)25倍的10kWp聚光型太陽光電系統(tǒng)，相近于Sandia實(shí)驗(yàn)室原型的系統(tǒng)也很快的在法國、意大利、西班牙等地發(fā)展并安裝；并于1989年首次效率突破30%。

過去由于聚光型太陽光電系統(tǒng)的表現(xiàn)與可靠度還不夠好因此難以普及；隨著技術(shù)的演進(jìn)，2002年時(shí)，已出現(xiàn)安裝300kW的系統(tǒng)成本為$6/W(美國Arizona Public Services(APS))的報(bào)告，并預(yù)期未來數(shù)年成本可在下降至$3/W、至2010年可下降至$1.5/W的預(yù)測，能與現(xiàn)有市電競爭的潛力使得聚光型太陽光電技術(shù)受到更多的矚目。在2004年時(shí)只有不到1MW的安裝量，但到2006年時(shí)已有18MW的新產(chǎn)能計(jì)劃投入；有許多廠商也開始注意到此市場的潛力，包括太陽光電產(chǎn)業(yè)龍頭Sharp及Isofoton也開始發(fā)展聚光型太陽光電技術(shù)。
二、成本分析
聚光型太陽光電技術(shù)的技術(shù)難度比平盤式(Flat-Plate)太陽光電技術(shù)來得低，使用的半導(dǎo)體材料或太陽電池較少、相關(guān)配件如透鏡等并不昂貴、容易大規(guī)模安裝且更具經(jīng)濟(jì)效益。在種種優(yōu)勢下，投資聚光型太陽光電技術(shù)所付出的成本將低于其它太陽光電技術(shù)。

此外，聚光型太陽光電系統(tǒng)的最大優(yōu)勢便在于成本的降低，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)法則，平盤式太陽光電系統(tǒng)的系統(tǒng)價(jià)格約為$5-6/W，而聚光型太陽光電系統(tǒng)可以降到$3/W(以產(chǎn)能10MW估算，美國Arizona Public Services(APS)所推估)，例如西班牙的Isofoton在2006年時(shí)的聚光型太陽光電系統(tǒng)安裝價(jià)格為€2.5/kW(折合當(dāng)時(shí)幣值約為$3.07)。

德國Fraunhofer的ISE(Institute for Solar Energy System)推出裝有菲涅爾(Fresnel)鏡片的聚光型太陽能發(fā)電模塊FLATCON，可以有效提升電能轉(zhuǎn)換效率達(dá)23%，未來改良后甚至可達(dá)28%。德國的Concentrix Solar為ISE的衍生公司，據(jù)其估算，若使用500 Suns的三五族聚光電池(目前使用的是385 Suns)之FLATCON模塊來建造產(chǎn)能20MW聚光型太陽光電系統(tǒng)，至2010年的成本可為2.38€/Wp(3.18$/Wp)；若產(chǎn)能能擴(kuò)充至200MW，成本更可下降至1.24€/Wp(1.66$/Wp。
除了大規(guī)模量產(chǎn)可以促成成本的下降外，使用三五族電池的聚光率(Concentration Ratio)越高也對成本下降幫助越大，甚至比電池效率的影響還來得更大。根據(jù)西班牙馬德里科技大學(xué)的IES研究中心(the institute of Solar Energy at the Polytechnic University of Madrid，IES-UPM)對產(chǎn)能10MW系統(tǒng)的估算，使用不同效率、聚光率的三五族電池其系統(tǒng)價(jià)格估算如表。而以IES-UPM的估算方式為基礎(chǔ)，若產(chǎn)能達(dá)到1,000MW，系統(tǒng)價(jià)格更可以低至0.7€/Wp(0.9$/Wp)。
另外在發(fā)電成本分析上，根據(jù)Concentrix Solar的估算，在西班牙Andalusia的Tabernas，1MW的電廠在2010年時(shí)，若是使用傳統(tǒng)平盤式、無追蹤器的模塊，發(fā)電成本估計(jì)為0.19€/kWh($0.25/ kWh)；但若使用雙軸追蹤(Two-Axis)的聚光型FLATCON模塊，發(fā)電成本可以低至0.16€/kWh($0.21/kWh)，具備了15%以上的成本優(yōu)勢；若是在陽光直射的地區(qū)例如北非或美國西南部，其成本優(yōu)勢更可達(dá)到20%以上。

三、小結(jié)
雖然聚光型太陽光電技術(shù)是所有太陽光電技術(shù)中轉(zhuǎn)換效率最佳者，但由于應(yīng)用市場小，在量產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)上卻一直不如其它太陽光電技術(shù)，在成本下降與技術(shù)方面也還有很大精進(jìn)的空間。未來聚光型太陽光電技術(shù)能否實(shí)現(xiàn)中到大規(guī)模的并網(wǎng)發(fā)電，在保證可靠性的前提下盡量降低成本是非常重要的，這也是解決聚光型太陽光電技術(shù)問題的基本原則。由于聚光型太陽光電系統(tǒng)具有的低成本的潛力，未來隨著世界各國政府新能源政策實(shí)施力度的加強(qiáng)、人們環(huán)保意識的增強(qiáng)，以及技術(shù)的不斷成熟，聚光型太陽光電技術(shù)可望將會在成本、性能和可靠性三者之間取得最佳平衡，在太陽光電及再生能源貢獻(xiàn)上扮演更重要的角色。