索比光伏网讯: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。
(4)“第三代”光伏发电技术另一“特征”是“绿色”。
当前人们对光伏产业的发展，有不少质疑，工信部就认为光伏产业从高纯硅的提炼到光伏组件的生产，有不少“环节”属高耗能、高污染的行业。而太阳能炼硅就不仅可少耗能，而且没有污染，已在2011年第7期的《物理学报》，写了一篇题为《强辐射催化法提纯多晶硅》正式发表的论文。
为什么“第三次”光伏技术能大幅度节约多晶硅，而且是绿色技术?原因是：
a)跟踪：这将使多晶硅的用量减少30%~40%。
b)聚光：4倍聚光，尤其对“直射光”的聚光，可将硅材料、非硅材料的每度电“耗能”下降到原有的1/4。
下面是4倍聚光漏斗和散热片的照片：
c)高效聚光硅基电池：硅电池的转化率越高，所消耗的多晶硅就越少。目前用的是美国SunPower公司供应的转化率为22%的n型硅基聚光电池。如前所述，在聚光条件下，聚光电池，会出现对数式非线性增长。4倍聚光导致开环电压增长了10%!这一n型光电池就呈现出24.5%的转化率!
d)在所有上述介绍的“绿色”技术中，最重要的是太阳能炼硅。
(5)上述“第三代”光伏发电技术，或“绿色”发电技术，已有一个演示的“窗口”，也就是在甘肃省武威地区已建成的“4倍聚光+转盘式跟踪”，峰值功率为1兆瓦的小型光伏电站。
下面是这一电站的图片：
上述光伏电站已稳定持续运行了2年。
(二)总计中国科学院理论物理研究所陈应天项目研究员独立自主研发的‘4倍聚光+跟踪+n型光伏电池’转盘式发电技术。已做到的指标是：
1)峰值功率售价低。现在就已做到，工信部发布的《“十二五”太阳能光伏产业发展规划(征求意见稿)》，所提出的“2015年光伏系统‘成本’下降到1.5万元/千瓦的目标”。
新改进的4倍聚光漏斗，还能聚集部分散射光，成本又下降5%。
2)单位峰值功率发电量多。
由于采用三大技术：a)跟踪，直射光的发电量将增加30%~35%;b)4倍聚光导致的非线性增长，(注：聚光将导致开路开环电压呈对数性增长)，将增加10%;c)强有力的均匀散热，视当地气温和环境，将增加10%~15%。由以上这三种因素的乘积，青海格尔木，已建造了峰值功率为200千瓦的小型光伏电站，每瓦发电量将是1.65×1.3×1.1×1.1=2.6度/瓦，在采取进一步改进措施后，可能上升到2.8度/瓦。
3)发电成本低。由于单位峰值功率售价低，而且发电量多，已做到在内蒙古多伦地区加上“聚光+跟踪”技术后，按10年回收期计算的发电成本，将下降到0.7元/千瓦时。如果撇开劳动力成本、运输成本等地区差别因素，在青海省将下降到0.7×2000/2600=0.54元/千瓦时。
4)单位面积发电量高。下面是各类清洁能源占地简表：
太阳能光伏发电：
“4倍聚光+跟踪”，50~60W/m2;
平板式晶体硅，30~40W/m2;
各类薄膜电池，15~20W/m2;
太阳能槽式热发电;10W/m2。
核能：10W/m2，(是否为清洁能源，现在有争论)
风能：5W/m2
5)太阳能是最便于实现和水能互补的新能源。
6)新发展的4倍聚光发电，还是最适合于在“同一”地区实现风、光互补的发电技术。
7)新发展的“4倍聚光+跟踪”的光伏发电技术，也是和环境友好兼容的技术。
(三)“第三代”光伏发电技术——能否在中国实现“平价上网”?
在中国实现光伏发电“平价上网”有一个特殊困难，中国的火力发电成本，比发达国家低很多。中国已公布的包含补贴的光伏发电上网电价，1.0元/度电，而平价上网就至少要降到0.4~0.5元/度电!
新出现的一个亮点是，这一“4倍聚光+跟踪”的光伏发电技术，非常易于在水面实现“太阳能睡莲”。其最大优点是，可利用聚光漏斗的“浮力”取代支撑跟踪漏斗的构架，大幅度节约钢材。聚光漏斗将常年浸在水中，极易散去聚光时产生的巨大热量，可又增加约10%~20%的发电量。至于水波起伏，定向跟踪等技术问题，不难用锚、舵，将聚光漏斗改为广角聚光等技术来解决。
现在这些技术难点均已初步解决，已做出设计。
为解决许多地区土地价格过高，其最简单的措施是，大力发展更为价廉物美的水上“太阳能睡莲”技术。
陈应天教授曾做过一个试验，将聚光漏斗放在水下15厘米深处，历时6个多月，在漏斗内没有发现丝毫水汽!
北京地区的密云水库、官厅水库、十三陵水库，共有250平方公里的水面，加上天津的水库，共约有400多平方公里的水上面积。如以每平方米发电50W/m2计，400平方公里的水面可装机2000万千瓦之多。北京郊区土地售价，已高达30万元/亩。为解决土地价格过高问题，北京市和天津市走向绿色城市的方向之一，是大力发展水上太阳能睡莲。
在中国有许多水面可以建设大型、超大型光伏电站。中国的青海湖、鄱阳湖，太湖和洪泽湖，其面积均超过4000平方公里。中国大理有极好的太阳能资源，而地处云南大理市的洱海，其水面约为250平方公里。中国有80000平方公里的湖泊。中国的渤海湾实际上是中国的内海，水面超过20000平方公里。仅渤海湾就可以放置功率为10亿千瓦太阳能睡莲。
新出现的技术思维，是将4倍聚光改为6倍聚光，但光漏斗造价并不显著增加。下面是用无光像聚光理论设计的6倍聚光漏斗：
应用这一新型聚光漏斗，在内蒙古地区，河北丰宁地区等荒漠地发电成本，有望下降到0.7元/1.4=0.5元/度电。而如果将这一“6倍聚光+跟踪”的发电技术，移用于“太阳能睡莲”，这将是比陆上发电成本更低的发电的技术。中国的东部、南部，其太阳能资源一般属三类地区，年发电约1000~1500小时。但这一地区有大片水面可以大量放置水上电站，有大片水面可建设大、中、小型各式各样的抽水储能电站，同时也能就近在水库里建设水面光伏电站。
所以，这一“6倍聚光+跟踪”的“太阳能睡莲”，以及今后有待发展的“8倍、10倍，……等低倍聚光+跟踪+水上太阳能睡莲”的发电技术，有望在中国的东部、南部地区，廉价地实现光能、水能“就近”互补，做到平价上网。
前一时期，工信部正式颁布的《“十二五”太阳能光伏产业发展规划》。已正式规定：
“计划到2015年，光伏组件成本下降到7000元/千瓦，光伏系统成本下降到1.3万元/kW，发电成本下降到0.8元/kWh，到2020年，光伏组件成本下降到5000元/千瓦，系统成本下降到1万元/kW，发电成本达到0.6元/kWh”。
不难看出，这里介绍的“第三代”光伏发电技术，完全有望达到、超过《规划》所规定的2020年的各项技术指标。
问题是如何全面落实这一新兴技术的产业化。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201205/30/254852.html
