聚光光伏市场调研.docx

聚光光伏市场调研报告

一、前言

太阳能发电系统的价格一直居高不下！主要原因是因为太阳能的密度低，而另一方面，温度一定的情况下，太阳能电池的转换效率随着光照强度的增加而升过高。太阳照射到地面上的平均光强为1千瓦

/平米；单晶硅的转化率可以达到23%，多晶可以达到16%，薄膜只能可以达到8%。转换效率最高的砷化镓电池片能到35%以上，但是用砷化镓制造的太阳能发电系统整体转换效率只有25%左右。所以为了降低太阳能发电系统的价格，增加太阳光强是一个好的解决办法，要想增大光强需要用凸透镜或者菲尼尔透镜或者反光板把光聚集起来；这样就能大大降低硅与砷化镓的使用量，从而降低太阳能发电系统的价格；这就是CPV(聚光光伏发电系统)的由来。聚光太阳能具有以下优点：

高效：世界上聚光光伏发电系统模组的转换效率约在20％-28％，

最高的达到了30％，是目前其它太阳电池发电技术难以达到的。

低成本：规模化电站建设高效太阳能聚光光伏系统模组在2009年有望达到2美元/W以下，约低于硅基太阳电池的20％；

环保：制造高效聚光太阳电池模组耗费的电能约运行后半年可以

收回，且制造环节不产生任何污染，运行20-25年后所有部件可回收再生。

缺点：其制作工艺复杂、集成系统性要求较高、技术难度大，限制了它的进一步发展。

二、聚光太阳能发电系统原理介绍

高效太阳能聚光光伏发电系统是利用光学系统将太阳能汇聚在太阳能电池芯片上，利用光伏效应把光能转化为电能的发电技术。聚光光伏发电技术分为透射式聚光光伏发电系统与反射式聚光光伏发电系统。透射式聚光光伏发电系统的聚光模组主要采用菲涅尔透镜聚焦方式，反射式聚光模组主要采用回转二次反射曲面聚焦方式，聚焦后的光线经过二次匀光处理照射在高效太阳电池芯片上实现系统光电转换效率最大化。

图一、透射式聚光光伏发电系统模组示意图

图二、投射式聚光光伏发电系统图片

抛物面主反射镜

平面二次反射镜

（次级镜）

光学尸 多接面太阳能电池

图三、二次反射式聚光光伏模组示意图

图三、多镜面一次反射式聚光光伏系统图片

图四、隧道式反射槽聚光系统图片三、聚光太阳能系统组成

1、 太阳能光伏电池

光电转换的电池芯片可采用硅基太阳电池、Ⅲ-Ⅴ族太阳电池等，但世界上高效太阳能聚光系统主要采用是Ⅲ-Ⅴ族太阳电池（例如多结型砷化镓太阳电池）。多结Ⅲ-Ⅴ族太阳电池原本设计用于太空装置，现在开始进入地面太阳能开发系统，并成为光伏聚光技术发展的助推器。

2、 自动跟踪系统

光伏电池只有在聚光器的焦点才能工作，因为地球阳每时每刻都在转动，所以必须使用跟踪器才能保证光伏电池处于聚光器的焦点；跟踪器是CPV系统的主要系统之一，没有跟踪器系统就不能运行，跟踪器除了保证系统能运行外还能比不带跟踪的系统平均多30-40%的电。聚光光伏系统的跟踪系统方位主要由仰角驱动器、跟踪器以及传感器等组成。

驱动系统

驱动系统为光伏发电系统转动提供动力，系统采用水平方位步进电机和俯仰方向步进电机来追踪太阳的方位角和高度角，从而可以实时精确追踪太阳的位置。上位机负责任意时刻太阳高度角和方位角的计算，并运用软件计算出当前状况下俯仰与水平方向的步进电动机运行的步数，将数据送给跟踪系统驱动器，单片机接收上位机送来的数据，驱动步进电机的运行。系统具有实现复位、水平方位的调整，俯仰方向的调整，太阳的跟踪及手动校准等功能。

跟踪器

跟踪器要求：

工作可靠，保证阵列在白天任何时刻都正对太阳；

夜间自动返回原始位置；

遇到大风时可使阵列迅速收帆；

具有保护功能，当传动机构失效时，能使阵列停止运转；

自身功耗小。

传感器

跟踪器所用传感器有三种：方位和仰角太阳传感器，风力传感器，日光开关。太阳传感器是把聚光电池阵列法线偏离太阳光线的角度信号转变为电信号的装置，它是跟踪系统的重要部件，在很大程度上决定跟踪的精度。太阳传感器由四个光敏器件组成，分别代表东西南北四个方向，并均布在底座上。中间为遮光柱，当阳光与太阳传感器垂直时，四路比较器输出端均为“０”电位，只有当太阳传感器偏向某一方向，如偏向东时，那么西边传感器受光照使比较器输入端电位下降而使输出端呈高电位，进而使阵列向西运转。风力传感器采用感应式器件，当风力达到一定强度（如８级风）时，比较器输出高电位，仰角驱动电机转动，使阵列向北方向运行，直到阵列受力最小为止。在这种状况下，仰角驱动电机，不受方位太阳传感器控制。日光开关也是采用光敏器件，白天比较器输出低电位，阵列受方位太阳传感器控制而运转；夜间，比较器输出高电位，此时阵列不受方位太阳传感器控制，而仅受日光开关控制向东方向运行，即阵列返回到早晨初始位置。

3、 聚光系统

透射式聚光系统里的菲涅尔镜

菲涅尔透镜作为聚光光伏系统中重要的光学器件，其性能优劣直接影响着CPV系统