第三代太阳能高聚光HCPV与聚光CPV

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使用晶硅电池和薄膜电池进行光电转换，分别是第一、第二代太阳能利用技术，均已得到了广泛应用。利用光学组件将太阳光汇聚后，再进行利用发电的聚光太阳能技术，即高效的CPV系统发电，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。与前两代电池相比，CPV采用多结的III?V族化合物电池，具有大光谱吸收、高转换效率等优点。
聚光型太阳能(Concentrator Photovoltaic, CPV)是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的太阳能电池直接转换为电能的技术，CPV是聚光太阳能发电技术中最典型的代表。与晶硅和薄膜型平板式太阳能发电系统相比，CPV因其高转换效率和小得多的半导体材料用量，是最具有发展成为大型支撑电源潜力的太阳能发电方式。通过简单复制的规模化部署，单一CPV电厂可以轻易达到MW级规模，未来这一数字甚至有望达到100MW。
HCPV就是高聚光太阳能，高聚光太阳能(HCPV)与聚光(CPV)太阳能技术是通过聚光的方式把一定面积上的太阳光通过聚光系统会聚在一个狭小的区域(焦斑)，太阳能电池仅需焦斑面积的大小即可，从而大幅减太阳能电池的用量。
一、CPV系统优势
1、CPV系统具有转换率优势和耐高温性能。硅电池的理论转换效率大概为23%，单结的砷化镓电池理论转换效率可达27%，CPV采用的多结的III?V族电池对光谱进行了更全面的吸收，其理论转换率可超过50%。即使考虑到聚光和追踪所产生的误差损失，目前的CPV系统转换效率可达25%，高于目前市售晶硅电池17%左右的转换效率。同时，砷化镓系电池的高温衰减性能强于硅系电池，更适合应用于日照强烈的荒漠地区。
　　同时，CPV系统的生产过程更加节能环保。聚光倍数越大，所需的光伏电池面积越小，对高达几百倍的HCPV系统来说，硬币大小的转换电池就可转换碗口面积的光能。在节省半导体材料用量的同时，降低了太阳能发电系统的生产成本和能耗，使CPV具有更短的能量回收期。
　　2、成本下降空间巨大。CPV技术极大地减少了光电材料的使用量，而光电材料是太阳能电池中成本最高的部分。与晶硅和薄膜太阳能发电技术相比，CPV目前3-4美元/Wp的建设成本并无优势，但作为一项新兴技术，随着生产规模的扩大、电池效率的提高、聚光模块的改进等，成本有巨大的下降空间。随着CPV技术的更加成熟以及生产规模的进一步扩大，普遍预计今年内即可实现较低的平准化电力成本，低于晶硅和薄膜电池。在未来，若对光伏发电设备的生产环节征收碳排放税，CPV的投资回收期仅会延长1~2个月，晶硅和薄膜电池均会延长1年以上，届时CPV的相对成本优势将更加明显。而第三代高聚光型(HCPV)太阳能发电模组和发电系统的是近年来国际太阳能光伏发电技术的新热点，同晶硅技术和薄膜技术相比，HCPV在100KW以上发电系统中具有明显的优势，如果综合考虑年发电成本和碳痕迹等因素，则HCPV拥有绝对优势。目前第三代HCPV(高聚光)已将聚光倍数提高至500倍。
3、CPV技术优势明显。首先是具有极高的规模化潜力，因其光电转化效率高等特点，是在可预见的未来时间里能用于建造大型支撑电源的最理想的太阳能发电技术。
4、占地面积小。在同等发电量的情况下，CPV电厂的土地占用面积比平板式太阳能要小得多。CPV系统由支柱承载其主要结构体，占地面积极小，且由于系统在地面产生的阴影面积是移动的，所以对电厂所在地的生态影响也较小，面板下方的土地仍然可以用于畜牧等用途。
5、耗水量极低。通常具有高太阳辐射的地区都比较缺水，CPV系统的整个发电过程中完全不需要水，仅需少量水用于清洁太阳能组件的玻璃外壳。与聚光光热(CST)、核电、IGCC等清洁发电技术相比，CPV有着明显的节水优势。
6、CPV技术还有另一个特别吸引人的地方：该技术所使用的97%的材料(大部分为玻璃和铝)都可循环利用。由于成本降低，使用CPV技术的发电厂能够在6个月之内收回成本。更为奇妙的是，CPV技术允许接收太阳能的玻璃阵列不规则排列，从而可以最大程度地开发可利用土地，将太阳能利用最大化。而且因为该系统能够在白天跟踪太阳移动轨迹，人们甚至可以在玻璃阵列下面种植庄稼。

<DIV>二、A股主要上市公司
目前全球的CPV装机不到200MW，预计今后几年内，随着技术优势和成本优势的体现，市场规模将有爆发式的增长，未来10年年均增速预计在40%以上。我国目前仅有少量示范电站，未来随着光伏装机容量的提升，CPV的市场也将逐渐打开。在目前，国内尚无成熟的CPV设备制造商，产品进口依赖度较高。在A股上市公司中未来有望从CPV市场的高速扩张中获益的主要上市公司有：
1、乾照光电(300102)：
公司是目前国内四元系红、黄光LED芯片产销量最大的企业，国内最大的能够批量生产三结砷化镓太阳能电池外延片的企业。公司专注于高亮度四元系红、黄光LED外延片、芯片及三结砷化镓太阳电池外延片的研发生产，掌握了四元系红、黄光LED外延片、芯片生产的核心技术。产品不仅有高品质的超高亮度红、橙、黄LED外延片、芯片，同时还着力研发生产世界最尖端的高性能砷化镓太阳能电池，填补了该领域的国内空白，是国内仅有的几家初步具备LED外延片和芯片工业化生产能力的企业。在三结砷化镓太阳能电池外延片的领域，公司也拥有完全自主研发的MOCVD技术。
2、向日葵(300111)：
公司是一家专注于光伏能源产品研发制造的国家级高新技术企业，主要致力于研发、生产、销售大规格高效晶体硅太阳能电池。公司熟练掌握了光伏电池片生产的全部关键技术，研发能力较强。公司的成长性明显，2008年公司获得了“绍兴市成长型工业企业20强”等荣誉。根据中国可再生能源学会光电专业委员会排名，2008年公司晶体硅电池产量已进入国内前10名，是国内光伏行业中成长性最明显的企业之一。
公司2005年3月成立以来始终专注于高效晶体硅太阳能电池及组件的研发和生产，近年来产销量和营业收入规模均呈现较高速增长，2009年电池及组件产量达到106MW，位居国内企业第九。随着全球光伏市场的快速增长，公司产能增长较快，已分别于2006年5月、2008年5月、2009年6月建成投产25MW生产线、50MW生产线、100MW生产线。公司已建成年产175MW的光伏电池生产线。
3、东方日升(300118)：
公司是主要从事太阳能电池片、太阳能电池组件以及太阳能灯具等太阳能光伏产品的研发、生产和销售的高新技术企业，是我国重要的太阳能光伏应用产品专业供应商。发公司是国内较早从事太阳能应用产品开发的生产企业之一。
募集资金拟投向年产75MW晶体硅光伏产品项目和光伏工程技术研发中心项目。东方日升的主营业务是从事太阳能电池片、太阳能电池组件以及太阳能灯具等太阳能光伏产品的研发生产和销售，主要产品为太阳能电池片、太阳能电池组件和太阳能灯具。
4、万家乐(000533)：
作为国内著名的家电企业，公司十分看好太阳能产业的发展，重拳打造太阳热水器产业。相比传统的热水器，太阳能热水器完全采用太阳的光热来烧水。其中，万家乐目前持股25%的新曜光电是母公司下属专营HCPV太阳能发电模组和发电系统的开发、设计和产业化为主的高科技公司。未来有望整体注入上市公司，实现万家乐从传统家电和电气设备生产到新能源和环保设备的转型。
5、三安光电(600703)：
是国内规模最大的全色系超高亮度LED芯片生产企业，产品正向需求旺盛的电视背光、路灯照明，汽车产品领域渗透。三安光电主营LED芯片生产，与CPV聚光太阳能技术方面相通，具有业务拓展的优势。其CPV聚光太阳能系统采用双轴跟踪、500倍聚光方式，模块系统转换效率约25%～26%，今年第一季度可完成青海省格尔木市3MW示范电站项目，今年业绩目标为20MW～50MW。
6、哈高科(600095)：
资料显示，哈高科(600095)与普尼太阳能公司签订了投资协议，双方合资成立普尼太阳能 (中国)有限公司，其中哈高科出资600万美元，占合资公司40%股权，该部分资金主要用于建设3兆瓦太阳能薄膜电池组件中试生产线。公开资料显示，普尼太阳能有限公司是一家世界领先的集太阳能产品生产，研发，及服务三位一体的跨国公司，于2007年在美国硅谷成立。公司拥有自主知识产权的高效薄膜太阳能技术，其光电转换效率和成本等核心参数均居世界领先水平。包括纽约时报在内的多家媒体对普尼作过报道。美国能源部曾撰文指出普尼的技术是"革命性的"。
7、新华光(600184)：
公司还将收购西光集团、红塔创投等持有的天达光伏股权。天达光伏目前拥有60MW的光伏产能，未来天达光伏将在秀洲工业园区建设太阳能电池生产及研发基地，还参与装机规模为100MWp的昆明石林并网光伏实验示范电站项目。新华光是全球重要的光学玻璃生产制造中心，具有年产6800吨光学玻璃产品的生产能力。该公司产品国内市场占有率约为30%，稳居国内同行业第二位，未来来有望从CPV市场规模的扩张中受益。
8、水晶光电(002273)：
公司的传统产品为光学低通滤波器(OLPF)和红外截止滤光片(IRCF)，分别为高端和低端光学模组配套，下游主要为数码相机、拍照手机等消费电子产品。晶圆级镜头模组生产工艺的唯一配套商。公司通过配套手机镜头模组厂商的晶圆级加工技术，使模组厂商的成本降低了近，因而在3G手机的前置摄像头(Sub Camera)市场中占据了绝对的优势。公司具备三代聚光太阳能CPV相关设备制造能力。
9、利达光电(002189)：
公司的主营业务是透镜、棱镜等光学元件。第三代CPV发电方式正逐渐成为太阳能领域的焦点。与前两代电池相比，CPV采用多结的III-V族化合物电池，具有大光谱吸收、高转换效率等优点；而且所需的电池面积不大，以相对廉价的聚光器件替代昂贵的半导体材料，在大规模应用于发电时可有效降低成本、降低生产能耗。而利达光电恰具有此类概念。公司具有光学聚光器的生产能力，未来有望从CPV和CSP市场的高速扩张中获益。</DIV>

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光伏新革命

天津大学化工学院教授王一平在3月29日举办的国际聚光光伏（CPV）及产业发展研讨会期间遭遇参会40多家企业的“围追堵截”，名片交换到手软，其中不乏建筑及玻璃企业。

让王一平成为红人的是其团队研制出的具有自主知识产权的聚光光伏太阳能技术。光伏发电经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池，目前产业化进程正逐渐转向高效的聚光光伏系统发电。但由于聚光光伏制作工艺复杂、集成系统性要求高、技术难度大等原因，一直以来，国内少有企业敢于涉足这一领域。

王一平介绍说，他和他的团队不仅解决了聚光光伏系统中的两大技术难题，还让每度电成本价降为现有光伏发电成本的1/8～1/10。这让光伏及相关配套企业看到了商机。

聚光光伏的优势

“通过廉价的太阳光反射镜或透射镜，将太阳发射的能量汇聚，实现太阳电池上的阳光能量成倍地增加，以减少昂贵的太阳电池的使用量，这就是聚光光伏技术。”王一平介绍说，与第一代晶硅电池和第二代薄膜电池相比，聚光光伏最大的优势就是电池用量少了，可以有效解决电池成本过高的难题。

据介绍，聚光光伏发展需要三大要素，即高效聚光太阳电池，低成本、高性能的聚光跟踪系统和有效的电池散热系统。王一平团队的技术已经解决了除“高效聚光太阳电池”外的两大技术难题。王一平认为，对比国际、国内聚光光伏发展进程，国内电池技术的示范刚刚起步。考虑到国外对电池技术的保护，国内短期很难制备出高效聚光太阳电池。因此，如果新的技术尽量少的使用高效聚光电池，将有助于大规模发展聚光光伏。

根据测算，聚光光伏电池发电，达到兆瓦级以上产能就能使每度电成本低于0.8元，随着上下游产业链趋于成熟，很快可能实现成本0.5元/每度电的目标。

“国外电池技术比我们领先，而相关的配套技术却不如我们，只要我们手里握住核心技术，那国外也要用我们的东西。”王一平说。

“尽快实现产业化”

聚光光伏发电技术研究始于上世纪70年代的石油危机，随着技术的日趋进步，近几年取得较大的发展，目前全球已经开展了很多研究项目，并建成了许多示范工程。但截至目前，全世界用于聚光光伏的投资仅10亿美元，而且投资项目规模小、范围窄。

王一平介绍说，聚光光伏发电光转化效率最高可达30%～40%，高于晶硅电池片约1倍；其使用寿命约70年，远高于晶硅电池片的30年，而且具有生产制造过程污染少等特点，因此会带来一定的市场需求。

《中国经济周刊》获悉，前期，在天津市科学技术委员会资助下，王一平团队以条形平面镜为基础的太阳能中高温热利用系统在集光比为1：20的情况下，综合造价仅为287元/平方米，相当于国际领先水平系统综合成本317美元/平方米的13%。

“粗略计算，我们目前的系统，一次性投入和运行成本只是普通光伏发电的1/5。规模应用的话成本还会降低。” 王一平说。

最早涉足聚光光伏的企业之一??厦门三安光电股份有限公司太阳能事业部目前正准备变身为一个独立的公司，该事业部林桂江博士告诉《中国经济周刊》，作为国内一家具有聚光光伏垂直整合能力的公司，从外延片、芯片、组件、系统，到与青海电力合作建立并网电站，“我们不存在技术障碍。”林桂江说，“公司近年来花费了巨额资金来抢占这个市场，我们希望能够有更多的配套企业与我们合作。”

而王一平似乎并不急于“找对象”。“我们的技术就像刚诞生的小孩，还有待完善，还要千锤百炼，而不能只做短时间的实验。”王一平说，更重要的一点是，目前尚没有形成大规模生产所需要的产业链，“但未来肯定会迎来产业的爆发。”

据了解，天津市市长黄兴国日前已要求天津市科学技术委员会尽快到天津大学去了解相关情况。他的最大希望是，把天津大学在聚光光伏领域申请的专利留在天津，尽快实现产业化。