聚光型太阳光电技术发展概况

导读：聚光型太阳光电技术的研究始于二十世纪七十年代石油危机时，然而因发电成本太高在过去数十年来聚光型太阳光电技术占整体太阳光电研发的比例仍然很小，直到近期因环保意识高涨及对再生能源的重视，加上高效率聚光电池的效率一再提升及成本下降空间大，而又再度受到了关

聚光型太阳光电技术的研究始于二十世纪七十年代石油危机时，然而因发电成本太高在过去数十年来聚光型太阳光电技术占整体太阳光电研发的比例仍然很小，直到近期因环保意识高涨及对再生能源的重视，加上高效率聚光电池的效率一再提升及成本下降空间大，而又再度受到了关注。

一、发展近况
聚光型太阳光电技术在1970年代开始发展，美国的Sandia实验室在1970年代中期发表了第一篇对效率为12.7%、光强50倍(50 Suns)的1kWp聚光型太阳光电系统的研究。约此同时，美国的Spectrolab公司(有与Sandia实验室合作)也发展出效率为10.9%、光强25倍的10kWp聚光型太阳光电系统，相近于Sandia实验室原型的系统也很快的在法国、意大利、西班牙等地发展并安装；并于1989年首次效率突破30%。

过去由于聚光型太阳光电系统的表现与可靠度还不够好因此难以普及；随着技术的演进，2002年时，已出现安装300kW的系统成本为$6/W(美国Arizona Public Services(APS))的报告，并预期未来数年成本可在下降至$3/W、至2010年可下降至$1.5/W的预测，能与现有市电竞争的潜力使得聚光型太阳光电技术受到更多的瞩目。在2004年时只有不到1MW的安装量，但到2006年时已有18MW的新产能计划投入；有许多厂商也开始注意到此市场的潜力，包括太阳光电产业龙头Sharp及Isofoton也开始发展聚光型太阳光电技术。
二、成本分析
聚光型太阳光电技术的技术难度比平盘式(Flat-Plate)太阳光电技术来得低，使用的半导体材料或太阳电池较少、相关配件如透镜等并不昂贵、容易大规模安装且更具经济效益。在种种优势下，投资聚光型太阳光电技术所付出的成本将低于其它太阳光电技术。

此外，聚光型太阳光电系统的最大优势便在于成本的降低，根据经验法则，平盘式太阳光电系统的系统价格约为$5-6/W，而聚光型太阳光电系统可以降到$3/W(以产能10MW估算，美国Arizona Public Services(APS)所推估)，例如西班牙的Isofoton在2006年时的聚光型太阳光电系统安装价格为€2.5/kW(折合当时币值约为$3.07)。

德国Fraunhofer的ISE(Institute for Solar Energy System)推出装有菲涅尔(Fresnel)镜片的聚光型太阳能发电模块FLATCON，可以有效提升电能转换效率达23%，未来改良后甚至可达28%。德国的Concentrix Solar为ISE的衍生公司，据其估算，若使用500 Suns的三五族聚光电池(目前使用的是385 Suns)之FLATCON模块来建造产能20MW聚光型太阳光电系统，至2010年的成本可为2.38€/Wp(3.18$/Wp)；若产能能扩充至200MW，成本更可下降至1.24€/Wp(1.66$/Wp。
除了大规模量产可以促成成本的下降外，使用三五族电池的聚光率(Concentration Ratio)越高也对成本下降帮助越大，甚至比电池效率的影响还来得更大。根据西班牙马德里科技大学的IES研究中心(the institute of Solar Energy at the Polytechnic University of Madrid，IES-UPM)对产能10MW系统的估算，使用不同效率、聚光率的三五族电池其系统价格估算如表。而以IES-UPM的估算方式为基础，若产能达到1,000MW，系统价格更可以低至0.7€/Wp(0.9$/Wp)。
另外在发电成本分析上，根据Concentrix Solar的估算，在西班牙Andalusia的Tabernas，1MW的电厂在2010年时，若是使用传统平盘式、无追踪器的模块，发电成本估计为0.19€/kWh($0.25/ kWh)；但若使用双轴追踪(Two-Axis)的聚光型FLATCON模块，发电成本可以低至0.16€/kWh($0.21/kWh)，具备了15%以上的成本优势；若是在阳光直射的地区例如北非或美国西南部，其成本优势更可达到20%以上。

三、小结
虽然聚光型太阳光电技术是所有太阳光电技术中转换效率最佳者，但由于应用市场小，在量产经验上却一直不如其它太阳光电技术，在成本下降与技术方面也还有很大精进的空间。未来聚光型太阳光电技术能否实现中到大规模的并网发电，在保证可靠性的前提下尽量降低成本是非常重要的，这也是解决聚光型太阳光电技术问题的基本原则。由于聚光型太阳光电系统具有的低成本的潜力，未来随着世界各国政府新能源政策实施力度的加强、人们环保意识的增强，以及技术的不断成熟，聚光型太阳光电技术可望将会在成本、性能和可靠性三者之间取得最佳平衡，在太阳光电及再生能源贡献上扮演更重要的角色。