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CSPPLAZA光熱發電網報道：據外(wai)媒近日報道，美國國家(jia)(jia)可再(zai)生能源實驗室（NREL）發表在《自然能源》上的(de)一(yi)項新研究表明，科學(xue)家(jia)(jia)們已經制(zhi)造出了一(yi)種效率接近50%的(de)太陽能電池。

通(tong)過現(xian)代工程和納(na)米技(ji)術的(de)(de)魔力，這種(zhong)新型太陽能電池總共包含約(yue)140種(zhong)各種(zhong)III-V材料層(ceng)，以(yi)支(zhi)持這些連接(jie)點(dian)的(de)(de)性能，但它比一根頭發還窄。

研究人(ren)員表示(shi)，目前該(gai)六結太(tai)陽能電池保持著47.1%的(de)(de)最(zui)高(gao)轉換效率(lv)的(de)(de)世界紀(ji)錄，這(zhe)是(shi)在集中照(zhao)明下測量(liang)的(de)(de)。即(ji)使在太(tai)陽光下的(de)(de)轉換效率(lv)也高(gao)達39.2%，這(zhe)也是(shi)目前最(zui)高(gao)的(de)(de)記錄。

雖(sui)然(ran)效率很高(gao)，但高(gao)昂的制造成(cheng)本限(xian)制了其大規模市場(chang)應用(yong)(yong)，目前(qian)僅(jin)用(yong)(yong)于(yu)衛星(xing)供電等特(te)殊領域，在(zai)這些特(te)殊領域往往需要電池體積(ji)越(yue)(yue)小越(yue)(yue)好，而完(wan)全不(bu)用(yong)(yong)擔心資金問題。

如何克服其高(gao)成本劣(lie)勢(shi)同時發(fa)揮高(gao)效的特點，使其得(de)以應(ying)用于更多市場領(ling)域(yu)甚至實現居民日常(chang)生活應(ying)用呢？

目前科學家們正在嘗試(shi)將其與聚光技術(shu)結(jie)合起(qi)來，以實現更(geng)經濟的(de)部署。

圖：NREL新(xin)型太陽能電池研發人員John Geisz (左)和Ryan France（右）

據上述新型太陽(yang)能電池研發(fa)人員之(zhi)一(yi)(yi)的NREL科學家Ryan France介紹，降低成本的一(yi)(yi)個方法(fa)是(shi)減少所需的面積，可以通過使用(yong)鏡子捕捉光線并將光線聚焦到某一(yi)(yi)點(dian)來(lai)做到這一(yi)(yi)點(dian)。

簡單(dan)來說，就是把聚光技術與高效太(tai)陽(yang)能電池(chi)結(jie)合起來，使用(yong)大(da)面積相對便宜(yi)的鏡場來搜(sou)集(ji)太(tai)陽(yang)能并聚焦于太(tai)陽(yang)能電池(chi)，以(yi)減少(shao)太(tai)陽(yang)能電池(chi)的用(yong)量以(yi)平衡成本。

事實(shi)上，類似的光熱光伏技術混合思路(lu)早(zao)已存在(zai)(zai)，國內外(wai)一(yi)些科研單(dan)位(wei)和企業已經(jing)取得了(le)一(yi)定(ding)進展，也有一(yi)些項目在(zai)(zai)布局。

據CSPPLAZA此(ci)前(qian)報道，致力(li)于(yu)(yu)通過創新型的CSPV技術生產更高效更廉價的太陽能清潔電力(li)的澳大(da)利(li)亞Raygen公司此(ci)前(qian)剛剛宣布(bu)，該(gai)公司已(yi)從澳大(da)利(li)亞可再生能源署（ARENA）獲得300萬澳元，用于(yu)(yu)對(dui)一個以水為儲(chu)存介(jie)質的光熱(re)發(fa)電試點項目(mu)進行可行性(xing)研究。

該(gai)項目便(bian)將采用Raygen公(gong)司開發(fa)的(de)(de)CSPV技(ji)術，該(gai)技(ji)術將光(guang)伏發(fa)電(dian)(dian)與集中式太陽能(neng)光(guang)熱發(fa)電(dian)(dian)技(ji)術相(xiang)結(jie)合，可以(yi)同時產生電(dian)(dian)力(li)和(he)熱量。和(he)常見的(de)(de)塔式技(ji)術一樣，其采用定日鏡反射陽光(guang)至集熱塔產生高溫熱能(neng)，聚光(guang)倍數(shu)為(wei)750倍，每一個塔式模塊安(an)裝一個大(da)小約1平方米的(de)(de)高效(xiao)聚光(guang)GaInP/GaAs/Ge三結(jie)太陽電(dian)(dian)池，發(fa)電(dian)(dian)功率(lv)為(wei)200kW。

據(ju)RayGen業務開發(fa)主管Will Mosley介紹，該技(ji)術可以使所(suo)搜集(ji)到(dao)的太(tai)陽能(neng)的轉化(hua)率達到(dao)90%左右(you)，其中約三分(fen)之一被太(tai)陽能(neng)電(dian)池直(zhi)接(jie)轉換為電(dian)能(neng)，另外約三分(fen)之二與水換熱轉化(hua)為熱能(neng)儲存(cun)起來。

圖：Raygen建于澳(ao)大利亞的模塊化CSPV項目

圖：Raygen開發的CSPV技術原理

近年來(lai)，中國科學院(yuan)工程熱(re)物理(li)研究(jiu)所傳熱(re)傳質研究(jiu)中心也在致力于(yu)(yu)基于(yu)(yu)高(gao)強度傳熱(re)技術研制出(chu)高(gao)倍聚光光伏電池的(de)控溫冷卻(que)方法(fa)方面的(de)研究(jiu)，目前(qian)也已(yi)取得一些進展(zhan)。

由于聚光(guang)光(guang)伏電(dian)(dian)池在高(gao)溫環境(jing)下發電(dian)(dian)效率較低，中(zhong)國(guo)科學院(yuan)工程熱(re)物理研究所課題組(zu)將散熱(re)和熱(re)利用巧妙結合(he)，開(kai)發了獨特的(de)高(gao)效散熱(re)兼(jian)熱(re)回(hui)收系(xi)統，將回(hui)收的(de)余(yu)熱(re)用于冬季供(gong)暖和夏季制(zhi)冷除濕，給(gei)用戶(hu)提供(gong)冷熱(re)濕電(dian)(dian)一體化解(jie)決方案，既可有效降低單位投資成本，又能滿(man)足用戶(hu)的(de)各(ge)種(zhong)(zhong)需求。這種(zhong)(zhong)光(guang)伏光(guang)熱(re)一體化系(xi)統，適合(he)于鄉村校舍(she)、醫院(yuan)、廠房等公共建筑，偏遠鄉村和別墅區用戶(hu)，海(hai)島(dao)、邊防站以(yi)及光(guang)伏農業等，具有廣闊市場(chang)前景。

針(zhen)對(dui)(dui)高倍聚(ju)光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏(fu)(fu)光(guang)(guang)熱(re)一(yi)體化系統，該(gai)課(ke)題(ti)組(zu)完成了(le)聚(ju)光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏(fu)(fu)發(fa)電(dian)及余熱(re)利用系統的(de)熱(re)力學建模和(he)優化分(fen)析，確定了(le)最佳運(yun)行參數和(he)方案(an)。對(dui)(dui)于(yu)光(guang)(guang)伏(fu)(fu)電(dian)池的(de)控溫(wen)問題(ti)，課(ke)題(ti)組(zu)設計研發(fa)了(le)以(yi)熱(re)管技(ji)術為核心的(de)被動式(shi)傳(chuan)熱(re)控溫(wen)器件，實(shi)(shi)現(xian)聚(ju)光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏(fu)(fu)電(dian)池熱(re)面(mian)溫(wen)度的(de)控制以(yi)及余熱(re)的(de)傳(chuan)遞和(he)轉(zhuan)換。在實(shi)(shi)驗方面(mian)，課(ke)題(ti)組(zu)對(dui)(dui)研發(fa)設計的(de)系統模組(zu)箱(xiang)進行了(le)室外實(shi)(shi)驗測試，結果表明(ming)模組(zu)發(fa)電(dian)效率平均達到(dao)26%，太(tai)陽能綜(zong)合利用率超過75%，均達到(dao)國際先進水平。

目前，該研(yan)究(jiu)團隊已(yi)經在河北衡水(shui)建設發電(dian)(dian)量15kW的(de)高倍聚光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)伏(fu)發電(dian)(dian)系統并(bing)計劃后(hou)續在衡水(shui)地區(qu)展開中等規模的(de)示范推(tui)廣，并(bing)進(jin)一步推(tui)向光(guang)(guang)(guang)伏(fu)農業、海島邊防區(qu)等民用領(ling)域。此外，該技術還可以與(yu)火電(dian)(dian)廠結合，實現光(guang)(guang)(guang)煤互補(bu)發電(dian)(dian)，并(bing)用余熱制冷解決火電(dian)(dian)空冷機組的(de)渡夏問題。