展望：研發(fā)和技術(shù)
　　高光電轉(zhuǎn)換效率是促使高倍聚光度電成本具有競(jìng)爭(zhēng)力的最大因素。因而，絕大多數(shù)的研發(fā)努力都放在如何提高效率，無(wú)論是在芯片、模組還是在系統(tǒng)水平上。
　　圖2顯示了自2000年以來(lái)芯片、模組和系統(tǒng)效率的提升，強(qiáng)調(diào)了研發(fā)努力的進(jìn)展。這些趨勢(shì)線是來(lái)自歐洲研發(fā)平臺(tái)的預(yù)期，這預(yù)計(jì)了聚光技術(shù)效率提升的巨大潛力。
　　效率問(wèn)題：III-V族多結(jié)電池是聚光技術(shù)度電成本下降的主要推手。
　　從2002年以來(lái)，每年的效率提升在0.9%以上。Sharp公司和 Fraunhofer 實(shí)驗(yàn)室達(dá)到了今天的冠軍效率，分別為三結(jié)電池 44.4%和四結(jié)電池46.0%，46.5%的效率也已經(jīng)出現(xiàn)，但還未得到權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)的證實(shí)。
　　商業(yè)化產(chǎn)品的效率與實(shí)驗(yàn)室效率相當(dāng)接近，說(shuō)明高倍聚光技術(shù)的商業(yè)化轉(zhuǎn)化非常迅速。根據(jù)一些公司的產(chǎn)品數(shù)據(jù)規(guī)格書，現(xiàn)在商業(yè)化聚光芯片的效率在38%~42%。
　　與其他光伏技術(shù)相比，聚光技術(shù)的高效率可以這樣來(lái)解釋。
　　首先，聚光芯片是元素周期表的III族和V族元素的化合物晶體制作，由不同的半導(dǎo)體材料按禁帶寬度由低到高順序堆砌而成的。這樣做不僅是減少了光子吸收過(guò)程中的熱損失，因不同能量的光子對(duì)應(yīng)不同半導(dǎo)體帶寬的材料吸收，更重要的是，跟單結(jié)結(jié)構(gòu)相比，在透射損失減少的同時(shí)，光子吸收范圍也大大增加。
　　同時(shí)，III-V族材料是直接帶半導(dǎo)體，光子吸收效率很高，可以把材料做得非常薄。對(duì)比硅材料，硅是間接半導(dǎo)體材料，吸收光子的能力比較低，硅片通常要作的比較厚。
　　具體來(lái)說(shuō)，廣泛使用的III-V族聚光芯片結(jié)構(gòu)，是晶格匹配的GaInP/InGaAs/Ge，這種材料不僅地面聚光光伏使用，在太空上也已經(jīng)是成熟的應(yīng)用了。這種器件是利用產(chǎn)出效率很高的氣相外延生長(zhǎng)設(shè)備(MOCVD)生產(chǎn)的，這種結(jié)構(gòu)中的材料是跟Ge晶格匹配的，因此這種結(jié)構(gòu)的材料晶體質(zhì)量非常高，2009年其光電效率達(dá)到了41.6%(AM1.5d，364倍聚光比)。采用不同組分的III-V半導(dǎo)體材料提供了非常大的材料設(shè)計(jì)靈活性，具體的材料設(shè)計(jì)討論超過(guò)了本報(bào)告的范圍。另請(qǐng)注意，低倍聚光光伏仍然采用單晶硅材料，而本報(bào)告主要討論高倍聚光的技術(shù)路徑。
　　原材料供應(yīng)問(wèn)題：聚光芯片是采用了多種不同的元素，Ga(鎵)、In (銦)和Ge（鍺），在全球供應(yīng)上是有限的。
　　鎵和銦來(lái)自采礦副產(chǎn)品的還原，2013年的產(chǎn)量分別是280噸和770噸。2011年鍺的產(chǎn)量約為118噸。這是原始產(chǎn)品的產(chǎn)量，不包含回收和重復(fù)利用。
　　假定鍺襯底片的厚度為200微米，則理論使用量是0.1g/cm2，考慮30%的產(chǎn)出（鋸割、切片、破裂等損失），則實(shí)際使用量是0.4g/cm2，取決于各公司如何控制鋸割損失。只有少數(shù)公司能夠回收利用鋸割損失的鍺廢料，其他材料的損失比例則非常小。
　　這樣，在假定30%模組效率 和1000倍聚光比的條件下，1GW的高倍聚光所需要的Ge重量大約為4噸，不考慮回收的話最大不超過(guò)12噸�，F(xiàn)在的材料供應(yīng)是不存在問(wèn)題的，隨著效率提高和聚光比增加，材料用量還會(huì)減少。

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作者：俞容文 來(lái)源：《太陽(yáng)能發(fā)電》雜志 責(zé)任編輯：wutongyufg

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