三五族太阳能电池性能 ( CPV ) 进展报告
三五族太阳能电池性能 ( cpv ) 进展报告
在马德里驶往塞维利亚的火车上，透过车窗向外望去，你能看到散落在化合物半导体的实验发电厂中，一片呈密集方阵状排列的太阳能电池板。如今这样的景象越来越常见，聚光光伏产业聚首在马德里，在“cpv today”峰会上报告各自系统的最新进展。
如果我们打算寻访当下正兴起的化合物半导体太阳能技术的发源地，西班牙首都马德里应该是首当其冲的。今年，聚光光伏系统研究所（isfoc）已获官方支持，开展基于三五族材料的太阳能系统效能的研究。尽管这些实验席卷西班牙各地，但马德里理工大学（upm）才是首家开展上述研究工作的。今年在马德里主办的cpv today开幕式上，马德里理工大学太阳能研究所主任antonio luque在会议的开幕式演讲中强调了此次会议的重要性，并称之为“cpv赛跑第一响”。
尽管在场的350多名观众一片哗然，luque和他的同事gabriel sala还是把演讲继续下去，并将来自产业界的广泛兴趣视作至关重要。会议主席sala注意到听众中有投资人和分析师在场，她号召金融界的人士对聚光型和传统硅光伏系统之间的差别有进一步的了解。
luque接着更详细的解释了二者最主要的区别，cpv太阳能阵列系统的核心是采用化合物半导体电池。这些电池在锗衬底上单片集成了gainp和gaas薄层，每层吸收光谱中的不同部分。三结电池轻而易举地保持太阳能转换效率的最高纪录40%，而硅太阳电池的转换效率相对仅有27%。
以往化合物半导体与硅的比较当中，有两点共性：即器件性能更好，价格阴影却挥之不去。此次也不例外。luque认为目前硅太阳能电池已经到达其理论效率的极限，但他相信单片集成的三五族电池的效率至少能达到50%。通过采用多种可行的设计方案应该能实现这个目标，例如使用量子点作为电池中的另一个半导体结。
这个目标实现了，电流限制法仍可适用。美国太阳能电池制造商spectrolab的cpv产品技术指导geoff kinsey解释了该公司最新一代三结技术能带来什么进展。由于产品将于今年第三季度投放市场，c2mj生产线的目标就是要将效率提高到42%。由于工厂每日生产的不确定性，效率上会有正负2%的差异，但无论如何电池的效率能超过38%。到2009年，spectrolab希望对目前电池中使用的材料进行若干修改，使其效率达到43%，但修改细节未透露。
solar systems演示了高倍聚光的效果，通过使用一个聚光器就能将一张6mm厚的铜箔烧一个洞。
欧洲三五族材料电池制造商azur space学spectrolab和emcore的样儿在卫星供电领域暂露头角。如此，它的主要经济来源仍来自于太空工业，而cpv产业只为一小部分。该公司为concentrix solar和sol3g等系统集成商提供转换效率35%、聚光强度500倍的电池。然而，据该公司业务发展总监gerhard strobl说，公司的研发力量将来需要更多的投向cpv。
能源网络
尽管电池效率还有提高的空间，但如果没有经济驱动这些可能性仍只能停留在学术层面。cpv today峰会上强调的关键点是，增加全球能源产业部门的支持力度就是最切实的驱动力。供电企业和金融集团在出席会议的听众中占有相当可观的比例，因此，领先的系统制造商都竭力向大家展示cpv总的发展前景及其产品的独特性能。:
极具讽刺意义的是，在这样一个致力于西班牙cpv产业发展的会议中，有关系统性能的精确数据都来自德国和澳大利亚的公司。作为isfoc最初的三个参与者之一，今年二月份，德国concentrix solar公司已经完成安装了300kw项目中的100kw。因为工程正在起步阶段，concentrix只展示了它位于西班牙llorca的5.75kw发电厂在2007年9月某日的典型数据。清晰的数据说明了模块效率在上午10点之前和下午6点之后高于20%，并在下午2点达到输出功率峰值5kw。据首席执行官hansj鰎g lerchenm黮ler声称，相对于硅系统，其模块效率仅有14%；这套系统在效率方面的优势能转化为节约费用，以抵消系统最初的一部分成本。
lerchenm黮ler表示，起步阶段依照现有的技术能力，模块效率数据最终会小于25%。他希望到2010年，这种技术水平能帮助concentrix公司打败硅的欧元/瓦成本。今年八月该公司已建成当今最先进的制造工厂，模块的年生产力可达25mw，这也将有助于降低成本。
concentrix得到能源公司abengoa solar和good energy的支持，而滞压的订单让他们今年都有活干。concentrix是从著名的夫琅和费研究所（fraunhofer institute）中独立出来，他们报告了结果分析，并自信将会成为cpv产业中的生力军。
澳大利亚solar systems公司应该算是目前这波cpv技术浪潮的先锋之一。它建立于1990年，并已有10多年运营商业系统的经验。solar systems公司同样经历了从硅到化合物半导体电池的转变，对照先后的数据，硅电池的效率比化合物半导
体的要少46%。
solar systems公司现有的系统主要是碟式聚光器，相比较而言，平面定日镜阵列在全球其他系统上更常用。该公司cto john lasich展示了基于蝶式聚光器技术的发电站数据，其峰值输出功率达130kw，其中最好的转换器效率达到23.7%。在另外一处发电站，两年的运行数据表明，在平均太阳辐射能为7kwh/m2的情况下，单个33kw接收器每天能提供196kwh的电能。这相当于系统直流电效率为21.2%，转化为交流电时效率略降至19.6%，这也能和现有的普通电网相兼容。
solar systems宣称能源公司truenergy是另一家支持者，它是香港中华电力有限公司（china light and power）的子公司，同时也有来自澳大利亚政府的强力支持。该公司有一个154mw发电站项目仍在建设中，到2013年将试运行；在此之前，这些合作伙伴会帮助它改用定日镜。基于此项采用了spectrolab 电池的大规模工程，solar systems将为当今cpv技术再次开拓出一条技术路线。
对于其他的系统制造商，以自己的行动来证实制造能力比展示结果更为重要。其中有concentraci髇 solar la mancha——现在是reno-valia energy集团的一部分，宣称已成为西班牙主要的光伏发电站承建商。该公司ceo miguel trinidad有多年汽车产业的工作经历，他希望充分利用以往在制造领域的经验，应cpv产业发展之需。引入汽车制造业的经验也是降低cpv生产成本的关键。
战略考虑
在本次会议中，emcore派出了最大的单个企业代表团，这表明它比竞争对手spectrolab更加重视cpv。该公司并没有展示其gaas电池的研发成果，而是他们的cpv系统。借用emcore之前作为化合物半导体外延生长设备供应商的经验，cpv商业部的副总裁earl fuller提升了他的系统。fuller谈到了包括参与到isfoc的那些系统订单，在西班牙有个850kw的发电项目，但没有透露已完工了多少。
这套系统的定位使有些参会者感到不安，不然他们有些可能成为emcore电池的客户。他们担心emcore会垂直整合它全部的电池产品，超过他们喜爱的电池效率纪录保持者spectrolab，即使它们比较昂贵。但是在cpv today会议上，有几张新面孔出现，比如solar junction和***led制造商arima，他们同时也是三五族电池制造商，或许能打消这个疑虑。后来有传言，像日本夏普和韩国三星等半导体业巨头，不久将生产cpv电池。
今年二月的puertollano太阳能发电站，首个100kw的concentrix isfoc已安装完备。
emcore的系统定位同时也意味着，他们没有提及主要的三五族电池客户澳大利亚公司green and gold energy，它早前自行发布了一些评论。就在cpv today会议开幕之前的两周，关于这两家公司关系，网络上猜测纷纷，使emcore的股价在一天内下跌了三分之一。某些与会者猜测emcore可能想与green and gold脱离关系，但emcore光伏部门的负责人david danzilio对此否认。相反他为同事fuller辩护，green and gold实际上是他们的竞争者，所以在上篇关于emcore发电系统的演讲中不应该提及。
许多与会者关注emcore和green and gold两家公司之间的纷争。他们感到投资分析师和银行家的出席是件喜忧掺半的事情。有些人援引电信行业的例子，太阳能产业界弥漫着焦虑，在肆无忌惮的消极融资方式的推动下化为经济泡沫。
而green and gold方面，ceo watson表明他对公司的技术满怀信心。该公司研发投资来自waston和其他私人投资者的50万澳元（约合47.2万美元）。目前green and gold的suncube系统接近商业化，追加的600万资金赢得了海外制造授权。waston宣布在2007年3月，green and gold大楼楼顶上安装的模块其“真实”峰值效率可达30%。他也介绍了标准的测试数据，但对近期颁布的关于cpv模块安全和可靠性的标准iec 62108提出了质疑，认为它没有什么实际用途。对输出功率测试缺乏公信度，这意味着化合物半导体和硅光伏之间并不能直接进行对比。watson感觉这个事实对参与制定标准的硅技术业界人士产生了消极的影响。
西班牙puertullano市长最后一个发言。有两个isfoc项目选在puertullano，会议期间关于它的描述被传得神乎其神，接近“cpv理想中的黄金国”。lerchenm黮ler说，在马德里到塞维利亚的火车上，从窗外看去你就能看到他们的设备。而且除了isfoc之外，在puertullano不久还将建设另一个独立的研究中心，隶属于系统制造商solfocus。
puertollano赋予自己“世界能源之城”的称号，在历史上曾经是一个产煤城市，现在还保留了强大的石油化工产业。此外，他们为制造出西班牙第一片单晶硅晶片引以为豪。在这里，bp solar也正准备投资1亿欧元（约合1.55亿美元）建造欧洲最大的太阳能模块制造厂。
在isfoc项目的旁侧，围绕着这么多实力不凡的实干派，这就是今日cpv技术的现状，它清晰地表明了cpv技术正在不断发展并开始壮大。诚然要想战胜强大的竞争者，cpv产业还需不懈的努力。
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如果我们打算寻访当下正兴起的化合物半导体太阳能技术的发源地，西班牙首都马德里应该是首当其冲的。今年，聚光光伏系统研究所（isfoc）已获官方支持，开展基于三五族材料的太阳能系统效能的研究。尽管这些实验席卷西班牙各地，但马德里理工大学（upm）才是首家开展上述研究工作的。今年在马德里主办的cpv today开幕式上，马德里理工大学太阳能研究所主任antonio luque在会议的开幕式演讲中强调了此次会议的重要性，并称之为“cpv赛跑第一响”。
尽管在场的350多名观众一片哗然，luque和他的同事gabriel sala还是把演讲继续下去，并将来自产业界的广泛兴趣视作至关重要。会议主席sala注意到听众中有投资人和分析师在场，她号召金融界的人士对聚光型和传统硅光伏系统之间的差别有进一步的了解。
luque接着更详细的解释了二者最主要的区别，cpv太阳能阵列系统的核心是采用化合物半导体电池。这些电池在锗衬底上单片集成了gainp和gaas薄层，每层吸收光谱中的不同部分。三结电池轻而易举地保持太阳能转换效率的最高纪录40%，而硅太阳电池的转换效率相对仅有27%。
以往化合物半导体与硅的比较当中，有两点共性：即器件性能更好，价格阴影却挥之不去。此次也不例外。luque认为目前硅太阳能电池已经到达其理论效率的极限，但他相信单片集成的三五族电池的效率至少能达到50%。通过采用多种可行的设计方案应该能实现这个目标，例如使用量子点作为电池中的另一个半导体结。
这个目标实现了，电流限制法仍可适用。美国太阳能电池制造商spectrolab的cpv产品技术指导geoff kinsey解释了该公司最新一代三结技术能带来什么进展。由于产品将于今年第三季度投放市场，c2mj生产线的目标就是要将效率提高到42%。由于工厂每日生产的不确定性，效率上会有正负2%的差异，但无论如何电池的效率能超过38%。到2009年，spectrolab希望对目前电池中使用的材料进行若干修改，使其效率达到43%，但修改细节未透露。
solar systems演示了高倍聚光的效果，通过使用一个聚光器就能将一张6mm厚的铜箔烧一个洞。
欧洲三五族材料电池制造商azur space学spectrolab和emcore的样儿在卫星供电领域暂露头角。如此，它的主要经济来源仍来自于太空工业，而cpv产业只为一小部分。该公司为concentrix solar和sol3g等系统集成商提供转换效率35%、聚光强度500倍的电池。然而，据该公司业务发展总监gerhard strobl说，公司的研发力量将来需要更多的投向cpv。
能源网络
尽管电池效率还有提高的空间，但如果没有经济驱动这些可能性仍只能停留在学术层面。cpv today峰会上强调的关键点是，增加全球能源产业部门的支持力度就是最切实的驱动力。供电企业和金融集团在出席会议的听众中占有相当可观的比例，因此，领先的系统制造商都竭力向大家展示cpv总的发展前景及其产品的独特性能。:
极具讽刺意义的是，在这样一个致力于西班牙cpv产业发展的会议中，有关系统性能的精确数据都来自德国和澳大利亚的公司。作为isfoc最初的三个参与者之一，今年二月份，德国concentrix solar公司已经完成安装了300kw项目中的100kw。因为工程正在起步阶段，concentrix只展示了它位于西班牙llorca的5.75kw发电厂在2007年9月某日的典型数据。清晰的数据说明了模块效率在上午10点之前和下午6点之后高于20%，并在下午2点达到输出功率峰值5kw。据首席执行官hansj鰎g lerchenm黮ler声称，相对于硅系统，其模块效率仅有14%；这套系统在效率方面的优势能转化为节约费用，以抵消系统最初的一部分成本。
lerchenm黮ler表示，起步阶段依照现有的技术能力，模块效率数据最终会小于25%。他希望到2010年，这种技术水平能帮助concentrix公司打败硅的欧元/瓦成本。今年八月该公司已建成当今最先进的制造工厂，模块的年生产力可达25mw，这也将有助于降低成本。
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体的要少46%。
solar systems公司现有的系统主要是碟式聚光器，相比较而言，平面定日镜阵列在全球其他系统上更常用。该公司cto john lasich展示了基于蝶式聚光器技术的发电站数据，其峰值输出功率达130kw，其中最好的转换器效率达到23.7%。在另外一处发电站，两年的运行数据表明，在平均太阳辐射能为7kwh/m2的情况下，单个33kw接收器每天能提供196kwh的电能。这相当于系统直流电效率为21.2%，转化为交流电时效率略降至19.6%，这也能和现有的普通电网相兼容。
solar systems宣称能源公司truenergy是另一家支持者，它是香港中华电力有限公司（china light and power）的子公司，同时也有来自澳大利亚政府的强力支持。该公司有一个154mw发电站项目仍在建设中，到2013年将试运行；在此之前，这些合作伙伴会帮助它改用定日镜。基于此项采用了spectrolab 电池的大规模工程，solar systems将为当今cpv技术再次开拓出一条技术路线。
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战略考虑
在本次会议中，emcore派出了最大的单个企业代表团，这表明它比竞争对手spectrolab更加重视cpv。该公司并没有展示其gaas电池的研发成果，而是他们的cpv系统。借用emcore之前作为化合物半导体外延生长设备供应商的经验，cpv商业部的副总裁earl fuller提升了他的系统。fuller谈到了包括参与到isfoc的那些系统订单，在西班牙有个850kw的发电项目，但没有透露已完工了多少。
这套系统的定位使有些参会者感到不安，不然他们有些可能成为emcore电池的客户。他们担心emcore会垂直整合它全部的电池产品，超过他们喜爱的电池效率纪录保持者spectrolab，即使它们比较昂贵。但是在cpv today会议上，有几张新面孔出现，比如solar junction和***led制造商arima，他们同时也是三五族电池制造商，或许能打消这个疑虑。后来有传言，像日本夏普和韩国三星等半导体业巨头，不久将生产cpv电池。
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puertollano赋予自己“世界能源之城”的称号，在历史上曾经是一个产煤城市，现在还保留了强大的石油化工产业。此外，他们为制造出西班牙第一片单晶硅晶片引以为豪。在这里，bp solar也正准备投资1亿欧元（约合1.55亿美元）建造欧洲最大的太阳能模块制造厂。
在isfoc项目的旁侧，围绕着这么多实力不凡的实干派，这就是今日cpv技术的现状，它清晰地表明了cpv技术正在不断发展并开始壮大。诚然要想战胜强大的竞争者，cpv产业还需不懈的努力。
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