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何谓“第三代”光伏发电技术?

2012-05-30 10:32
野明月
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  第一代光伏发电技术=晶体硅光伏发电,有单晶硅和多晶硅的差别。优点是光电转化率较高,缺点是售价较贵,生产多晶硅耗能较多,也容易污染环境。

  第二代光伏发电技术=花式品种繁多的薄膜电池,优点是材料用量少,售价较低,重大缺点是光电转化率只有晶体硅的一半,占地面积也较多。主要品种有:1、非晶、纳米晶、微晶等硅薄膜。2、CIGS即铜铟镓硒组成的薄膜。3、TeCd碲化镉薄膜 。

  (1)为克服“第一代”,“第二代”光伏发电技术“固有”缺点,人们相继提出发展“第三代”光伏发电技术许多设想。

  在中国发展的“第三代”光伏发电技术=“太阳能炼硅+跟踪+低倍聚光+高效聚光硅电池”。

  这首先是因为新提出的理念,是要进一步提高光伏电池的“单位面积”的发电量,降低“单位面积”发电成本;尤其是太阳能发电要多“占地”,“地价”已成为影响发电成本的重要因素!于是人们就希望引入新“元素”,从半导体技术,转向现代光学,无光像的自适应光学。

  如果引入现代光学,引入“跟踪+聚光”,有可能用一块单晶硅,或售价较贵的“多结”的单晶硅,发出“多倍”电量;有“可能”用成本较低廉的光学聚光元件,取代、减少使用代价较昂贵的半导体材料和半导体加工技术。

  (2)聚光可以多发电,这是爱因斯坦光电定律的常识;聚光的前提是跟踪,这是现代天文望远镜已解决的问题。“聚光+跟踪”就成为进一步降低成本的“第三代”光伏技术的最主要特征。

  “太阳能”聚光有许多特殊要求。首先是为适应太阳光在空中不断移动,人们相继提出许多新的光学课题:例如,a)如何将移动中的太阳光“均匀”地聚集在某一面,让光电池更有效地发生电力;光学就从成像光学走向无光像光学。b)如何既聚集来自太阳的直射光,又聚集相当部分的散射光,增加光电池接收的光量;无光像光学就由简易的窄角聚光走向广角聚光。c)所聚集的,不仅是正射的光线,还包括斜射的光线;聚光理论就从在轴聚光,发展为斜轴或偏轴聚光。d)技术上还要应用和发展自适应光学的许多技巧,如何因地、因时不断追踪阳光,将阳光聚光到某一固定便于应用的方位,如此等。

  这一由理论物理研究所陈应天研究员发展的无光像的自适应光学,还在其它领域有许多许多应用,如可制作聚光15000倍,可冶炼高纯度的多晶硅,可融熔一切难熔金属的太阳炉,……等,当前首先是应用到光伏发电、光热发电

  (3)为什么“高效硅基聚光电池”也是“第三代”光电发电技术的一大“特征”?

  “高效”可提高单位面积发电量,“高效”可大幅度降低每瓦“聚光+跟踪”成本;而“聚光”不仅可成倍增加光电池的发电量,“聚光”还能提高光电池的转化率。当代最有希望的,有可能和火力发电、核能发电相竞争的技术,是“太阳能炼硅+跟踪+低倍聚光+高效硅基聚光电池”,或称为“第三代”光伏发电技术。

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