中國在經歷“雙反”后自主研發出了“第二代與第三代”光伏發電技術。何為第二代第三代光伏發電技術?第三代與第二代、第一代發電的技術又有什么差別?
第一代光伏發電技術=晶體硅光伏發電,有單晶硅和多晶硅的差別。優點是光電轉化率較高,缺點是售價較貴,生產多晶硅耗能較多,也容易污染環境。
第二代光伏發電技術=花式品種繁多的薄膜電池,優點是材料用量少,售價較低,重大缺點是光電轉化率只有晶體硅的一半,占地面積也較多。主要品種有:1、非晶、納米晶、微晶等硅薄膜。2、CIGS即銅銦鎵硒組成的薄膜。3、TeCd碲化鎘薄膜。
1、為克服“第一代”,“第二代”光伏發電技術“固有”缺點,人們相繼提出發展“第三代”光伏發電技術許多設想
在中國發展的“第三代”光伏發電技術=“太陽能煉硅+跟蹤+低倍聚光+高效聚光硅電池”。
這首先是新提出的理念,要進一步提高光伏電池的“單位面積”的發電量,降低“單位面積”發電成本;尤其是太陽能發電要多“占地”,“地價”已成為影響發電成本的重要因素!于是人們就希望引入新“元素”,從半導體技術,轉向現代光學,無光像的自適應光學。
如果引入現代光學,引入“跟蹤+聚光”,有可能用一塊單晶硅,或售價較貴的“多結”的單晶硅,發出“多倍”電量;有“可能”用成本較低廉的光學聚光元件,取代、減少使用代價較昂貴的半導體材料和半導體加工技術。
2、聚光可以多發電,這是愛因斯坦光電定律的常識;聚光的前提是跟蹤,這是現代天文望遠鏡已解決的問題。“聚光+跟蹤”就成為進一步降低成本的“第三代”光伏技術的最主要特征
“太陽能”聚光有許多特殊要求。首先是為適應太陽光在空中不斷移動,人們相繼提出許多新的光學課題:例如,a)如何將移動中的太陽光“均勻”地聚集在某一面,讓光電池更有效地發生電力;光學就從成像光學走向無光像光學。b)如何既聚集來自太陽的直射光,又聚集相當部分的散射光,增加光電池接收的光量;無光像光學就由簡易的窄角聚光走向廣角聚光。c)所聚集的,不僅是正射的光線,還包括斜射的光線;聚光理論就從在軸聚光,發展為斜軸或偏軸聚光。d)技術上還要應用和發展自適應光學的許多技巧,如何因地、因時不斷追蹤陽光,將陽光聚光到某一固定便于應用的方位,如此等。
這一由理論物理研究所陳應天研究員發展的無光像的自適應光學,還在其它領域有許多許多應用,如可制作聚光15000倍,可冶煉高純度的多晶硅,可融熔一切難熔金屬的太陽爐,……等,當前首先是應用到光伏發電、光熱發電。
3、為什么“高效硅基聚光電池”也是“第三代”光電發電技術的一大“特征”
“高效”可提高單位面積發電量,“高效”可大幅度降低每瓦“聚光+跟蹤”成本;而“聚光”不僅可成倍增加光電池的發電量,“聚光”還能提高光電池的轉化率。理論分析表明,聚光電池輸出功率∝入射光強?ln(入射光強/單位光強)
4、“第三代”光伏發電技術另一“特征”是“綠色”
當前人們對光伏產業的發展,有不少質疑,工信部就認為光伏產業從高純硅的提煉到光伏組件的生產,有不少“環節”屬高耗能、高污染的行業。而太陽能煉硅就不僅可少耗能,而且沒有污染,已在2011年第7期的《物理學報》Vol.60,No.7(2011)078104,寫了一篇題為《強輻射催化法提純多晶硅》正式發表的論文。
為什么“第三次”光伏技術能大幅度節約多晶硅,而且是綠色技術?原因是:
a、跟蹤:這將使多晶硅的用量減少30%~40%。
b、聚光:4倍聚光,尤其對“直射光”的聚光,可將硅材料、非硅材料的每度電“耗能”下降到原有的1/4。
責任編輯: 中國能源網