高倍聚光技术最新进展

发表于：2015-05-15 09:57:42 作者：俞容文来源：《太阳能发电》杂志

假定锗衬底片的厚度为200微米，则理论使用量是0.1g/cm2，考虑30%的产出（锯割、切片、破裂等损失），则实际使用量是0.4g/cm2，取决于各公司如何控制锯割损失。只有少数公司能够回收利用锯割损失的锗废料，其他材料的损失比例则非常小。

这样，在假定30%模组效率和1000倍聚光比的条件下，1GW的高倍聚光所需要的Ge重量大约为4吨，不考虑回收的话最大不超过12吨。现在的材料供应是不存在问题的，随着效率提高和聚光比增加，材料用量还会减少。

在太阳能应用以外，Ge也广泛应用于电子、红外光学、光纤光学、聚酯催化剂等发展最快的应用需求。因此，未来锗的供应量还需要继续增加，如果聚光太阳能的应用能达到较大规模的话。全球已知锗的储量约有35600吨，其中24600吨来自煤，剩余的来自铅/锌生产。作为一种副产品，看不出来有任何限制锗产量的因素。

不过，不清楚的是，锗的价格是否需要提高以刺激产量。或者，作为副产品的锗价格是否变化，而其变化又如何才不至于影响聚光光伏的经济性。

对于镓和铟来说，聚光芯片生产所需要的量非常之少，即便是每年GW级的聚光光伏产能下，也不需要供应链增加供给。

另外，如果不采用锗衬底片，而是使用GaAs衬底片,Ga的用量会显著增加。假定600微米的GaAs片，Ga用量不到0.2g/cm2（没有考虑损耗），考虑30%产出并且不回收GaAs片，用量最高也不到0.5g/cm2。在有效回收，30%模组效率和1000倍聚光比条件下，每GW聚光光伏需要5.5吨Ga。

不考虑回收的情况下，最多也不超过17吨。在最坏情况下，以产能1GW/年计，聚光光伏的Ga用量，也只占了全球年供应量的6%。

如果聚光光伏的芯片在低倍聚光下使用，或者完全不采用聚光，则Ge、Ga、In的原材料供应问题将变得非常具有挑战性。也就是说，采用高倍聚光技术可以大大减少半导体材料的使用量。以1000倍聚光比为例，在相同功率下，相当于仅仅使用了千分之一的芯片用量，而转换效率还更高——聚光芯片在高倍聚光条件下，其光电转换效率比非聚光条件下的转换效率还要高8%左右。