北控綠產：第三代光伏技術的“布道者”

■ 文︱張廣明

　　作為三家受表彰電站之一，北控綠產20MWp光伏電站獲得了由格爾木市政府頒發的“2011年度項目建設以及投資工作先進單位”殊榮

　　作為首批“吃螃蟹”者，北京北控綠色科技產業有限公司（以下簡稱“北控綠產”）位于格爾木的20MWp光伏電站引起了光伏同行的極大興趣，前往參觀者絡繹不絕。
　　與其他清一色應用硅晶電池板的光伏電站不同，北控綠產的20MWp光伏電站項目采用了硅晶與聚光光伏技術相結合的方式，后者的裝機容量為1MWp，該項目由北控綠產（青海）新能源有限公司負責建設以及后期運營。
　　在全程參與了該項目的北控綠產市場總監、北控綠產（青海）新能源有限公司董事總經理俞容文博士看來，盡管當前中國光伏產業發展非常迅速，但其主要是依靠廉價的勞動力等因素所帶來的低成本優勢，在決定行業持續發展的核心技術方面幾乎仍然是一個空白。
　　正是基于這一認識，作為光伏行業的一名“新軍”，北控綠產選擇了極具發展潛力的第三代光伏技術作為突破口。
　　“此次格爾木的1 MWp聚光光伏電站，更多的是對前期北控在聚光光伏技術研發成果方面的一個初步檢驗，看其在技術穩定性以及投資回報方面的可行性。這也體現了我們發展聚光光伏技術的一個原則，即在理性、科學的態度下堅持技術創新，而不是盲目的為了技術創新而創新。”俞容文表示。
　　據悉，北控綠產在聚光光伏方面的技術突破已經得到了國家層面的重視。作為今年唯一一個涉及高倍聚光光伏領域的課題，由北控綠產申報的“高倍聚光太陽能成套制造工藝技術研發及示范”項目成功入圍國家“863計劃”。而日前科技部公布的《太陽能發電科技發展“十二五”專項規劃》中，高倍聚光內容也赫然在目，表明北控綠產的聚光光伏技術路線已得到國家科技部的認可并列入了未來光伏產業重點發展方向之一。

　　　　高轉換率優勢
　　作為格爾木較早規劃的光伏產業園之一，位于109國道的東出口產業園區共建有13家光伏電站，北控綠產的20MWp光伏電站就坐落于此。
　　與其他電站全部應用硅晶組件不同，北控綠產在其20MWp的電站中特地選擇了1MWp應用高倍聚光光伏技術，并已經于2011年12月24日完成并網。
　　資料顯示，作為北京控股（HK•00392）旗下專門從事聚光光伏發電技術的公司，北控綠產成立于2010年，定位于通過對聚光光伏技術的研發，打通包括裝備、下游電站、技術開發等在內的全產業鏈。
　　此前，北控綠產已經在青海玉樹、北京房山區等地小規模建設應用聚光光伏技術的電站。此次青海格爾木1MWp電站是其較大規模應用該技術的開始，該項目的聚光倍數達到了750倍，應用的是III-V 族高效率太陽能芯片、菲涅爾透鏡的CPV模組以及與之相對應的高精度雙軸追蹤器。
　　對此，俞容文表示，由于技術上還不完全成熟，即便在全世界范圍內，1兆瓦的高倍聚光電站也已經是規模較大的了。
　　“雖然有些企業號稱建設規模達到幾百兆瓦甚至幾個GW，但實際上大部分都沒有真正建設。北控此次選擇與傳統晶硅電站混合建設模式，主要是結合了在當前市場環境下基于現有技術成熟度以及電站投資回報的雙重考慮。”俞容文稱。
　　據了解，作為第三代光伏技術，聚光光伏（CPV）是指將匯聚后的太陽光通過高轉化效率的光伏電池直接轉換為電能的技術，有別于傳統硅晶型以及薄膜型電池，其最顯著的優點在于其較高的光電轉換效率。
　　據一直致力于聚光光伏技術研究的俞容文介紹，非聚光條件下，在接收器環節，聚光光伏的轉換效率可以達到30%。如果在聚焦太陽光500倍左右時，其光電轉換效率可以再提高6%~7%，理論極限可以達到60%以上。
　　“從最終整個系統的轉換效率來看，聚光光伏也具有非常明顯的優勢。以當前光學系統80%轉換效率計算，光電模組的效率為32%，在配上跟蹤系統之后，整個組件系統的效率將達到25%，要遠遠高于晶硅組件約14%的轉換效率。”俞容文稱，從北控格爾木現有的1 MWp電站近三個多月的運行效果來看，整個系統的轉換效率已經達到了上述水平，目前該電站運行狀況良好。
　　正是基于較高的轉換效率，與晶硅電站相比，高倍聚光光伏電站在降低系統成本、提高電站投資收益等方面具有較大的優勢。

　　　　關鍵技術環節獲突破
　　盡管聚光光伏技術具有諸多優勢，但由于包括電池芯片等在內的許多關鍵技術仍然還處在基礎研究階段，聚光光伏技術當前大規模的應用并未展開。
　　據了解，當前聚光光伏技術主要采用的是多結的III-V族化合物電池，這一電池具有寬光譜吸收的特點，可以大大提高光電轉換效率。同時，多結電池溫度系數小，適合在高溫下工作，可以采用高倍聚光技術，減小電池面積。正是基于眾多優點，多結的III-V 族電池理論轉換率可超過60%，這遠遠要高于晶體硅太陽能電池最高26%的理論轉換效率。
　　不過，由于聚光之后電流增大，對電池表面載流能力的要求也提高，這對砷化鎵材料的要求也相應提高，使得三結砷化鎵電池外延技術成為了突破的難點。
　　對此，俞容文認為，對于中國專門從事光伏制造的企業而言，聚光光伏技術中的太陽能砷化鎵芯片的生長、光學系統、跟蹤系統等確實都存在著較高的技術門檻，但這些技術難題不是不可以克服。
　　“聚光光伏技術說簡單也簡單，說有門檻也確實存在著較高的門檻，但大部分難題還是可以解決的。以多結太陽能電池Ⅲ-Ⅴ族材料的生長為例，其芯片技術與LED的芯片外延技術存在著相同之處。
　　至于跟蹤系統方面，成百上千個跟蹤器放在那，高精度和一致性地跟蹤太陽，以現有的自動化控制技術，這也不算是什么難題。”俞容文稱。
　　對于光學系統問題，俞容文認為，最重要的是要保證其光學材料的長期性能穩定性，還有，可以使得光線走偏以后通過折射或是反射的方式回到芯片上，使其具有一定的角度容差度，提高系統的穩定性。高倍聚光的系統集成是個需要引起重視的課題。

　　　　看好國內配套優勢
　　即便是對于北控綠產這樣已經在關鍵環節有所突破的企業而言，要想大規模發展CPV，也仍然面臨很大的難題。
　　據了解，由于聚光光伏市場還處于起步階段，受規模較小以及生產工藝不統一等問題，為之配套的材料廠商對投入資金進行研發的積極性并不高，這成為了制約其成本下降的瓶頸之一。
　　有業內人士認為，要解決聚光光伏目前存在的問題，必須在跟蹤系統、玻璃透鏡、封裝材料等各環節均要有所突破，這需要從事不同領域的廠商共同努力，而不僅僅是解決太陽能電池的問題。
　　“聚光光伏涉及的產業鏈條比較長，每個環節都需要技術比較專注的企業，因此如何有效的對現有供應鏈進行整合是一個難題。”但俞容文表示，反過來講，這恰恰又是中國企業的機會所在。
　　在他看來，如果能夠在最關鍵的芯片方面真正有所突破，接下來就是一個組裝以及系統集成的過程，而這恰恰是中國企業的強項。“作為制造業大國，中國在系統集成方面要強過許多西方國家。就以北控格爾木這1 MWp電站為例，如果通過更長一段時間的運行，證明其技術性能確實比較穩定了。那么這種技術優勢再加上中國所具有的制造業優勢，對于推動高倍聚光光伏技術在國內的規模化應用絕對是一個有利的支持。”
　　而以高倍聚光光伏電站特性來看，只有盡快實現規模化，才能發揮其技術上的優勢。由于高倍聚光光伏電站在維護管理方面相對復雜，只有達到一定的規模后，才有助于降低這方面的成本。
　　盡管對高倍聚光光伏技術的前景十分看好，但俞容文仍堅持認為應理性發展，不要盲目求大。“任何投資都要考慮回報，都要對股東負責，只有在堅持理性發展的前提下，技術創新才具有可持續性。”
　　這種理性的堅持，讓北控綠產在電站建設方面也少走了不少彎路。“說實話，對于去年青海的光伏電站建設而言，大家都沒有太多經驗。在這種情況下，最好的辦法就是嚴格執行現有的規范，這是確保電站后期運行效果最有效的辦法。”俞容文說。
　　北控綠產在光伏電站建設方面的經驗也得到了官方認可。作為三家受表彰電站之一，北控綠產在格爾木的20 MWp光伏電站獲得了由格爾木市政府頒發的“2011年度項目建設以及投資工作先進單位”的殊榮。從該電站目前的運行效果來看，日均發電達到了10多萬千瓦時，位居相鄰同行前列。