CPV专题报告聚光型太阳能
聚光光伏（CPV）技术
聚光光伏（CPV）技术一、概念聚光太阳能是使用透镜或反射镜面等光学元件，将大面积的阳光汇聚到一个极小的面积上，再进行进一步利用产生电能的太阳能发电技术。
聚光太阳能技术可以分为三大类，即三种表现形式：CPV聚光光伏：将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转换为电能（Concentrated Photovoltaics）；CPV是聚光太阳能发电技术中最典型的代表。
CST聚光光热：利用汇聚后的太阳光产生的高热量加热液态工质，再进行热力发电（Concentrated Solar Thermal）；CPVT：以上两者的结合形式（Concentrated Photovoltaics andThermal）CPV聚光光伏系统可以按汇聚太阳光的方式不同分为两个大类，即采用镜面聚光的反射式和采用透镜聚光的透射式。
什么是高聚光光伏？它的基本原理说起来很简单，就是一个放大镜。
通过把太阳光聚集到一点，配以高效电池，提高光电转换率，减少半导体电池使用量，降低成本。
何谓(高倍)聚光型太阳能发电系统聚光型太阳能系统(CPV)是使用光学组件如菲涅耳透镜(Fresnel lens)将阳光聚光至一个小点上，以期在极少的芯片面积上，达到高倍的聚光效果，太聚所生产之芯片在五十至一千倍之聚光倍率下皆表现亮丽。
第三代CPV(聚光太阳能)发电方式正逐渐成为太阳能领域的焦点。
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CPV系统发电。
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。
注：所谓III-V族化合物半导体，是指元素周期表中的III族与V族元素相结合生成的化合物半导体，主要包括镓化砷（GaAs）、磷化铟（InP）和氮化镓等。
此类材料具有闪锌矿结构(Zincblende)结构。
键结方式以共价键为主。
由于五价原子比三价原子具有更高的阴电性，因此有少许离子键成份。
聚光光伏技术及研究进展
聚光光伏技术及研究进展作者：王敬蕊陈锐蔡晓晨蒋碧蕾来源：《电子世界》2012年第21期聚光光伏技术是指利用光学元件将太阳光汇聚后，通过高转化效率的光伏电池（GaAs 基）直接转换为电能的技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术，即聚光光伏（CPV）。
1.聚光光伏技术概述GaAs基太阳能电池可分为单结和多结叠层式太阳能电池两类。
GaAs、Ge单结太阳电池理论效率27%，实验室效率达到25.8%；多结叠层太阳能电池效率理论效率能够达到63%，目前实验室效率达到43%。
CPV可以按汇聚太阳光的方式不同分为两个大类，即采用镜面聚光的反射式和采用透镜聚光的透射式，其结构可参见图1。
目前各大生产厂家的CPV系统具有多种不同的表现形式，但其结构均离不开四大部分，即：聚光模块、光电转换模块（光伏电池）、太阳追踪模块、冷却模块。
各部分的成本构成如图2所示：（1）GaAs基太阳能电池的优势①规模化潜力较大：CPV技术因其具有光电转化效率高等特点，是未来发展大型支撑电源的最理想的太阳能发电技术。
②成本下降空间巨大：与晶硅和薄膜太阳能发电技术建设成本1.6美元/瓦相比，CPV目前3～4美元/瓦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。
③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。
④能量回收期短：聚光组件的效率比晶硅和薄膜组件大大提高，建设想同规模的电站，所需的半导体材料大大减少，因而能量回收期大大缩短。
（2）GaAs基太阳能电池的劣势技术和规模化进度存在不确定性：作为一项正在由实验室走向工程化的新技术，CPV的技术路线尚未定型，产业链也未形成；材料昂贵，成本上无优势，另外CPV系统建设地区对太阳光照条件有较高的要求，不利于大规模推广。
太阳能聚光光伏(CPV)技术
太阳能聚光光伏（CPV）技术
聚光光伏（CPV）技术，即利用菲涅尔透镜等光学部件，将阳光汇聚到一个面积很小但功率很高的电池芯片上，通过提高单位面积的光照强度，来提高系统输出功率。
该技术降低了光伏材料的用量，提高了系统的输出功率，从而降低了发电成本。
聚光光伏系统的核心部件为多结化合物电池芯片、散热装置、菲涅尔透镜等光学部件以及双轴跟踪系统。
不同于硅电池，聚光光伏采用的是多结太阳能电池（GaInP/GaAs/Ge），其特性：
•太阳光全谱带吸收，电池的光电转换率>41% （三五族材料中的每层材料都可吸收太阳光中不同光谱的光，如下图所示）
•优良的温度特性，在高倍聚光条件下具有更高的转换效率
•电池效率每年以1-1.5% 的速度稳步增长，2015年预计可达50%，理论极限70%。
第三代CPV技术
第三代CPV技术砷化镓的优点GaAs拥有一些比Si还要好的电子特性，如高的饱和电子速率及高的电子移动率，使得GaAs可以用在高于250 GHz的场合。
如果等效的GaAs和Si元件同时都操作在高频时，GaAs会拥有较少的噪声。
也因为GaAs有较高的崩溃电压，所以GaAs比同样的Si元件更适合操作在高功率的场合。
因为这些特性，GaAs电路可以运用在移动电话、卫星通讯、微波点对点连线、雷达系统等地方。
GaAs曾用来做成Gunn diode (中文翻做甘恩二极管或微波二极管，中国大陆地区叫做耿氏二极管) 以发射微波。
GaAs的的另一个优点：它是直接能隙的材料，所以可以用来发光。
而Si是间接能隙的材料，只能发射非常微弱的光。
(但是，最近的技术已经可以用Si做成LED和运用在雷射。
)因为GaAs的切换速度很快，所以GaAs被认为是电脑应用的理想材料。
1980年代时，大家都认为微电子市场的主力将从Si换成GaAs。
首先试着要去改变的有超级电脑的供应商Cray电脑公司、Convex电脑公司，Alliant电脑系统公司，这些公司都试着要抢下CMOS微处理器技术的领导地位。
Cray公司最后终于在1990年代早期建造了一台GaAs为基础的机器，叫Cray-3。
但这项成就还没有被充分地运用，公司就在1995年破产了。
硅的优点Si比GaAs好，有三个主要理由。
第一，Si制程是大量生产且便宜的制程。
且Si有较好的物理应力，所以可做成大尺寸的晶圆（现今，Si晶圆直径约为300 mm，而GaAs晶圆最大直径约只有150 mm）。
在地球表面上有大量Si的原料：硅酸盐矿。
硅工业已发展到规模经济（透过高的产能以降低单位产品的成本）的情形了，更降低了工业界使用GaAs的意愿。
第二个主要的优点是，Si很容易就会变成二氧化硅（在电子元件中，这是一种很好的绝缘体）。
二氧化硅可以轻易地被整合到Si电路中，且二氧化硅和Si拥有很好的界面特性。
反观，GaAs不能产生一层稳定且附着在GaAs上的绝缘层。
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聚光光伏(CPV)项目可行性研究报告编制单位：北京中投信德国际信息咨询有限公司编制时间：高级工程师：高建关于编制聚光光伏(CPV)项目可行性研究报告编制说明（模版型）【立项 批地 融资 招商】核心提示：1、本报告为模板形式，客户下载后，可根据报告内容说明，自行修改，补充上自己项目的数据内容，即可完成属于自己，高水准的一份可研报告，从此写报告不在求人。
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IEC62108中文版
BS EN 62108CPV聚光太阳能接收器和零件之评估标准0 引言²EN 62108：2008是在英国实施的标准。
但是它与IEC62108基本一致；²英国所参与编写的太阳能光伏系统部分被委托给了技术委员会GEL/82；²委员会成员的名单可以要求其委员会秘书提供；²本刊物并非包括所有必要的内容，使用者应酌情使用；²遵守英国标准不能获得英国法律的保护；1 范围和对象此国际标准指定了CPV模组和组件能够在IEC60721-2-1所定义的开放式环境中长期运行的最低要求。
测试程序部分是基于平板太阳能模组和组件设计质量和批准类型标准IEC61215。
然而，由于CPV接收器和模组的特殊性还是有一定的变化的，特别是在相对独立的室外和室内的测试中，跟踪效率，高电流密度以及温度的快速变化等。
这些特殊要求使得我们制订了一系列新的测试程序以及要求。
这个标准的目的是为了尽可能的在一定的成本和时间范围内确定CPV模组和组件的电学、机械、热的特性，以及测试其暴露在外部环境中所能承受的程度。
CPV模组和组件的实际寿命取决于它的设计、生产、环境以及所运行的环境。
2 规范性引用文件在制定本文档的过程中，一下参考文件是必不可少的，对于标注日期的引用，只有一个对应此日期的参考版本。
对于没有标注日期的引用，则包括此参考文档的任何一个版本²IEC60068-2-21:2006,环境监测；²IEC61215:2005，晶体硅地面太阳能模组设计质量和批准类型；²ISO/IEC 17025-2005，实验室内能力测试和标准的一般要求；²ANSI/UL 1703 ed.3 March 15,2002:平板式光伏组件标准；3 术语和定义本部分阐述了本文档中出现的相关术语和定义的具体含义3.1 聚光器光电设备的相关术语，即可以集中太阳光的设备。
3.2 聚光电池（芯片）基本的光电设备，可以用来收集所集中地太阳光。
第三代太阳能技术高聚光HCPV与聚光CPV附股
第三代太阳能技术高聚光HCPV与聚光CPV 附股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(ConcentratorPhotovoltaic,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。
聚光光伏(CPV)
聚光光伏聚光光伏（CPV）是指将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏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。
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。
利用光学元件将太阳光汇聚后再进行利用发电的聚光太阳能技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。
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。
利用光学元件将太阳光汇聚后再进行利用发电的聚光太阳能技术，被认为是太阳能发电未来发展趋势的第三代技术。
技术展望有别与传统硅晶型以及薄膜型，聚光型太阳光电(HCPV)的技术最显着的优点在于它的高光电转换效率。
这种太阳电池芯片在聚焦太阳光500倍左右时它的光电转换效能介于36-40%之间，光电模组的效能在22-28%之间。
整个系统的效能在18-20%之间。
以年度发电量而言，在相同的条件下，系统(结合双轴追日技术)约是传统硅晶型的1.2-1.4倍左右，此点是HCPV技术的竞争优势。
HCPV技术最适合应用于大型电厂，特别是在阳光日照充足、干燥、低湿度的地区。
目前HCPV 的核心技术-三结化合物电池和高倍聚光技术的开发和制造已经突破了国外企业的封锁，目前在国内实现大规模量产的企业有国内上市企业三安光电旗下的日芯光伏，他们已经能够实现1000倍聚光和40%以上的光电转换效率。
日芯光伏科技有限公司参与了我国《聚光型光伏模块和模组设计鉴定和定型》认证技术规范制定工作，为通过本次认证，日芯光伏科技有限公司经过了申请、送样、型式试验、工厂检查、合格评定、发证等认证环节，也为我国今后聚光光伏组件的质量认证工作积累了宝贵经验。
系统效率比较能量转化效率薄膜型太阳能 7%～9%晶硅型太阳能 14%～17%第一代核能电厂 30%火力发电 36.8%聚光光伏(CPV) 27%～30%聚光光热 (CSP) 13%～19%。
聚光型太阳能热发电用玻璃的现状与展望
聚光型太阳能热发电用玻璃的现状与展望蒋文玖【摘要】该文介绍了太阳能热发电用玻璃的整个生产过程,着重阐述了聚光型太阳能热发电用玻璃现状和市场前景.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2011(032)002【总页数】3页(P22-24)【关键词】太阳能热发电;太阳能玻璃;玻璃深加工【作者】蒋文玖【作者单位】中国建材国际工程集团有限公司,蚌埠233018【正文语种】中文能源危机与环境污染是构建和谐社会和可持续发展所面临的重大挑战。
开发新能源和将可再生能源作为我国未来能源的重要组成部分已十分迫切。
太阳能是一种清洁的、取之不尽的可再生能源,利用太阳能发电是开拓新能源和保护环境的有效途径。
太阳能热发电具有零污染物排放,可持续利用等优点,是发展低碳经济和低碳技术实现可持续发展的必然选择。
该文将从太阳能热发电用玻璃的生产入手,着重阐述了太阳热发电用玻璃现状和前景展望。
1 聚光型太阳能热发电用玻璃生产工艺太阳能热发电是将太阳能聚集起来产生高温热能,加热工作介质来驱动发电机发电。
根据太阳能聚光跟踪理论和实现方法的不同,太阳能热发电主要有槽式聚焦系统、塔式聚焦系统、碟式聚焦系统和反射菲涅尔聚焦系统等4种方式,目前已经商业化运行的主要是槽式、塔式和碟式系统3种方式,示意图见图1。
太阳能热发电站遍布美国,西班牙,德国,法国,阿联酋,印度,埃及,摩洛哥,阿尔及利亚,澳大利亚等国家。
无论哪一种太阳能热发电方式,起聚热作用的玻璃镜是太阳能热发电必不可少的组件之一。
1.1 玻璃镜的性能指标表1 玻璃镜的性能指标性能指标名称槽式太阳能定日镜塔式定日镜碟式定日镜厚度/mm 3.2～6 1.8～10 1.8～10弧度 Y=X2/6600～Y=X2/7080聚光度 >99%反射率4mm≥93%,5mm≥92% 4mm≥93%,5mm≥92% 4mm≥93%,5mm≥92%机械强度/MPa 69～90 69～90 69～90使用寿命/年 15～30 15～30(无铜无铅) 15～30(无铜无铅)由此可知,作为太阳能玻璃镜基板玻璃必须选用超白浮法玻璃。
太阳能聚光系统
太阳能聚光系统1.基本原理CPV通过聚光的方式把一定面积上的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，从而大幅减少了太阳能电池的用量。
同样条件下，倍率越高，所需太阳能电池面积越小。
2.太阳能聚光方式平板集热器历史上早期出现的太阳能装置，主要为太阳能动力装置，大部分采用聚光集热器，只有少数采用平板集热器。
平板集热器是在17世纪后期发明的，但直至1960年以后才真正进行深入研究和规模化应用。
在太阳能低温利用领域，平板集热器的技术经济性能远比聚光集热器好。
为了提高效率，降低成本，或者为了满足特定的使用要求，开发研制了许多种平板集热器：按工质划分有空气集热器和液体集热器，目前大量使用的是液体集热器；按吸热板芯材料划分有钢板铁管、全铜、全铝、铜铝复合、不锈钢、塑料及其它非金属集热器等；还有带平面反射镜集热器和逆平板集热器等；按盖板划分有单层或多层玻璃、玻璃钢或高分子透明材料、透明隔热材料集热器等。
真空管集热器为了减少平板集热器的热损，提高集热温度，国际上70年代研制成功真空集热管，其吸热体被封闭在高真空的玻璃真空管内，大大提高了热性能。
将若干支真空集热管组装在一起，即构成真空管集热器，为了增加太阳光的采集量，有的在真空集热管的背部还加装了反光板。
真空集热管大体可分为全玻璃真空集热管，玻璃-U型管真空集热管，玻璃。
金属热管真空集热管，直通式真空集热管和贮热式真空集热管。
最近，我国还研制成全玻璃热管真空集热管和新型全玻璃直通式真空集热管。
聚光集热器聚光集热器主要由聚光器、吸收器和跟踪系统三大部分组成。
按照聚光原理区分，聚光集热器基本可分为反射聚光和折射聚光两大类，每一类中按照聚光器的不同又可分为若干种。
为了满足太阳能利用的要求，简化跟踪机构，提高可靠性，降低成本，在本世纪研制开发的聚光集热器品种很多，但推广应用的数量远比平板集热器少，商业化程度也低。
3.优势（1）光伏发电新的成本降低技术路径。
聚光型太阳能发电系统
太阳能电池单元在位于透镜焦点附近时才能发挥功能，因此，为使 模块总是朝向太阳的方位，必须使用太阳跟踪系统。这一设计虽然转 换效率较高，但却存在透镜，聚光发热释放槽以及跟踪装置的重量及 体积较大等问题。因此，不适于装在日式住宅的屋顶使用 。
三.自动追光系统
追踪型光伏发电系统 追踪型聚光光伏发电
自动跟踪太阳光伏发电实验设备的外景图
澳大利亚的“太阳球”
澳大利亚的“绿金能源”公司研制 的“太阳球”可为那些生活在山区 的居民提供充足且廉价的电能。一 个“太阳球”的零售价为1190美元。 如果考虑到每平方米太阳能电池板 74000美元的高昂价格，1190美元 的售价可以说是相当的廉价了。 “太阳球”的表面是一片直径为1.13米的 由丙烯酸酯制成的凸透镜。它可聚集500 倍的阳光到光电转换器上。整套设备都被 安装在一个铝制导热支架上，以便及时地 为太阳能电池板降温。此外，“太阳球” 上还配备有一套双坐标驱动设备，能够跟 踪太阳的运动并调整透镜的朝向。测试表 明，在晴朗的日子里一个“太阳球”的发 电功率可以达到330瓦。也就是说，它每 天平均可以产生3度左右的电能。
发布时间：2007-6-29 11:19:24
太阳能热发电技术是大规模开发利用太阳能的一个重要技术途径。
国内首座70千瓦塔式太阳能热发电系统，2007年6月在江苏省南京市
通过科技鉴定和验收。专家组认为， 此项塔式太阳能热发电系统工程技术， 冲破了我国太阳能发电技术多年来徘徊不前的困境，这套系统整体技术达到 国际先进水平。 据塔式太阳能热发电系统项目负责人、中国工程院院士、南京市科协主席 张耀明称，以这套系统研究为基础，他的团队正在研发聚光光伏发电和光热 发电综合利用，太阳能发电成本能控制在8美分(人民币0.6元)1度电上，这将 使太阳能实用化迈出重要的一步。 发电成本在0.6元/度，被认为是太阳能发电商业化应用的重要门槛。虽然 这个价格还高于目前火电厂的并网电价，但从全社会来看，火电成本还要加 上资源消耗和污染治理上的费用等，无形中抬高了火电成本。
太阳能聚光光伏(CPV)聚光光热(CSP)介绍
一、CPV概述聚光光伏(CPV)太阳能是指利用透镜或反射镜等光学元件，将大面积的阳光汇聚到一个极小的面积上，再将汇聚后的太阳光通过高转化效率的光伏电池直接转化为电能。
光伏发电在经历了第一代晶硅电池和第二代薄膜电池之后，目前第三代CPV发电方式正逐渐成为太阳能领域的投资重点，并且CPV模式相对于前两代具有诸多的优势：（1）节省昂贵的半导体材料：CPV是通过提高聚光倍数的方式，减少光伏电池的使用量，而透光镜及反光镜等光学元件的成本远远低于减少的光伏电池成本。
（2）提升光电转换效率：CPV系统采用砷化镓电池并依靠太阳追踪系统实现了更高的光电转换效率，较前两代光伏系统明显缩短能量回收期。
（3）极高的规模化潜力：CPV系统因其光电转换效率高、占地面积小等特点，是建造大型电源电站的最理想的太阳能发电技术，通过简单复制的规模化部署，单一CPV电厂可较容易的达到MW级规模。
（4）成本下降空间巨大：硅电池和薄膜电池已实现产业化生产，规模化效应已得到充分体现，并且其技术较为成熟，未来成本下降的空间已经有限。
而CPV系统的成本下降仍然较大，大批量生产的规模效应，以及聚光系统、电池、冷却系统等效率的进一步提高是成本下降的两大途径。
二、CPV太阳能系统的结构尽管各大厂商所生产的CPV系统的模式不尽相同，但各类CPV系统的组件主要是由四大部分组成，即聚光系统，光伏电池、太阳追踪系统、冷却系统。
1、聚光系统聚光系统是整个CPV系统的最重要的组成部分，它通常由主聚光器和二次聚光器组成，聚光系统的聚光精度很大程度上决定了整个CPV系统的性能高低。
根据聚光方式的不同，聚光系统可分为透射式聚光系统和反射式聚光系统。
（1）透射式聚光系统透射式聚光系统一般采用菲涅耳透镜聚焦的方式，与普通凸透镜相比，菲涅尔透镜只保留了有效折射面，可节省近80%的材料。
目前用于制作菲涅耳透镜的最常用材料是PMMA(俗称“亚克力”或“有机玻璃”)，与玻璃透镜相比，它的优点是重量轻、易加工成型、成本低，而且对自然环境适应性能强，即使长时间在日光照射、风吹雨淋也不会使其性能发生改变。
PLC在CPV太阳能跟踪系统上应用_刘克大
状态进行处理。 ＦＣ２０１ “Ｍａｎｕａｌ ”，手动操作程序 ＦＣ，可控制 ＣＰＶ
板在两维方向上的运动。 ＦＢ１７５“ｇｐｓ＿ｒｃｖ”＋ＤＢ１７５，ＧＰＳ 接收库函数，由西
门子公司提供， 它接收 Ｇ Ｐ Ｓ 数据， 并将时间信息写入到 Ｐ Ｌ Ｃ 系统时间。
ＦＢ２“０ Ｓｙｓｔｅｍ Ｔｉｍｅ ａｎｄ Ｐｏｓｉｔｉｏｎ Ｓｅｔｔｉｎｇ”＋ＤＢ２０， 包含两部分内容，一部分是在关闭 ＧＰＳ 同步时间的情况 下，将 ＨＭＩ（项目中虽然未选型，但是在调试机上仍需要 ＷｉｎＣＣ Ｂａｉｃ Ｒｕｎｔｉｍｅ 支持，提供调试用数据接口。）输 入的时间写入到系统时间；另一部分是在示教参考点情 况下，将 ＳＰＡ 计算出的太阳当前 Ａｚｉｍｕｔｈ 和 Ｚｅｎｉｔｈ 作为 跟踪器 ＣＰＶ 板的当前位置（示教参考点计算初始值）。
目前， 学术界有许多论文著作论述关于太阳光照射 应用中的太阳轨迹算法。这些论文中计算太阳俯仰角 和水平角精度在± ０ ． ０ １ °以上。此外， 某些算法仅在 １５～１００ 年的时间范围内有效。西门子提供的面向 Ｓ７－ １２００ 的 ＳＡＰ 函数库基于 ＮＲＥＬ 的 ６４ 位天文算法，其有 效时间范围为 －２０００～６０００年，精度可达±０．０００３°。实 际应用中考虑到系统中配套的电机、减速机、传感器等 器件，可使 ＣＰＶ 太阳能跟踪系统的跟踪精度达到± ０．０５ °以内。项目中直接在 ＳＴＥＰ７ Ｂａｓｉｃ Ｖ１０．５ 中调用 ＳＰＡ 函数库， 编程相当方便。
本控制系统中所用西门子 Ｐ Ｌ Ｃ 硬件配置如下：
ＣＰＵ １２１４Ｃ 为太阳能跟踪控制系统的核心，承担了 整个系统中几乎所有的检测、运算、控制任务。它集成 的 １４＊ＤＩ２４Ｖ ＤＣ、１０＊ＤＯ ２４Ｖ ＤＣ 和 ２＊ＡＩ０－１０Ｖ ＤＣ， 分别用于传感检测信号输入和控制执行机构（ 永磁同步 减速电机）动作；强大的 ６４ 位浮点运算能力可非常精确 地计算经度、纬度、方位角、俯仰角等值。
太阳电池IV测试与聚光光伏测试
12 、上海赫爽公司主要产品
• 少子寿命分析仪 – HS-L1
• 单次闪光单体太阳电池测试仪 – HS-C1系列 • 单次闪光太阳电池测试分选机 – HS-C2系列
太阳模拟器
• 单次闪光大面积太阳模拟器 – HS-M1, HS-M2系列
• 便携式PV方阵测试仪– HS-A1系列
上海赫爽公司的主要产品
2、三样品的EDX图
2、太阳模拟器种类
3、太阳模拟器要求
IEC60904-9 太阳模拟器的要求
4、光谱对测试结果的影响
• 模拟器的发光光谱与太阳电池的光谱响应决定 了太阳电池的短路电流和其他性能参数
Je0()Q()d
4、光谱对测试结果的影响
• 光谱影响模拟器的线性度 • 光谱失配造成模拟器使用时需要为不同光谱响应的被测电池和组
• G. 模拟器仪器使用环境的要求的选择 模拟器仪器使用环境的要求是否与生产环境要求适合,是 否另行设置独立测试环境;
11 、如何选择太阳模拟器
• H. 操作稳定可靠性,方便性 仪器的操作使用要求低,操作简单
• I. 仪器测试功能 测试仪器除了正常测试功能外,还有其他功能否
• J. 生产商的售后服务与技术发展能力 生产商售后服务态度,能力,易损件价格合理与否 产品的后续开发与产品升级技术能力
6、如何实现准确测试太阳电池
B 、对标准电池/组件的要求 标准电池/组件IV性能数据是在STC条件的准确值， 并要在规定时间内必须校验
标标准准电电池池要组求件要求
6、如何实现准确测试太阳电池
C、 对测试环境的要求： 温度25左右或已知电池准确的温度系数
7、FF，Pm，Rs，Rsh等参量之间理论关系
• 利用W函数建立太阳电池的IV模型
HCPV发电系统之技术概述
HCPV發電系統之技術概述2009/07/28億芳能源科技股份有限公司常見太陽能電池矽晶太陽能電池薄膜太陽能電池聚光型IIIV族太陽能電池1Source : EVERPHOTON Energy各種太陽能電池轉換效率比較表Type of Solar Cells SemiconductingMaterial Cell Conversion EfficiencySi矽晶半導體Crystaline Mono Crystalline Silicon16%~18%(Peak sun 3hrs only Si y限直射日照時間三小時) Poly Crystalline Silicon13%~15%(Peak sun 3hrs only限直射日照時間三小時)Compound 化合物半導體III-V Group GaAs、Ge Substrate35%~40%Lab: 40-50%(Concentrated all time太追蹤系統時聚光型太陽能使用的電池太陽追蹤系統全日時間)Thin-film 薄膜Thin-film CIGS、CIS、CdTe8%~10%(Peak sun 3hrs only限直射日照時間三小時)2IIIV族太陽能電池特性•IIIV族太陽能電池的原料–化合物半導體(Compound Semiconductor)•化合物半導體的主要應用範圍–LED 發光二極體–Laser 雷射二極體–HBT/pHEMT 微波通訊電晶體HBT/pHEMT微波通訊電晶體–Solar Cell 太陽能電池•化合物半導體IIIV族太陽能電池特性–IIIV族化合物半導體太陽能電池為一直接能隙半導體材料, 太陽光電轉換效率高–IIIV族化合物半導體太陽能電池利用不同元素以磊晶技術堆疊, 增加光譜吸收範圍–多接面(Multi-junction)IIIV族化合物半導體太陽能電池的光譜接收範圍涵蓋紫外線到紅外線光譜到紅外線全光譜–IIIV族化合物半導體太陽能電池早期被廣泛使用於太空與衛星航太工業, 屬高敏感機密科技–在70年代末期與80年代美蘇冷戰時期航太工業激烈競爭, IIIV族化合物半導體太陽能在70年代末期與80年代美蘇冷戰時期航太工業激烈競爭IIIV族化合物半導體太陽能電池效率提昇迅速, 超越矽晶太陽能電池3高效率多接面三五族太陽能電池利用多接面電池吸收不同光譜的太陽光，吸收更多的能量；大幅提高電池的轉換效率Triple Junction Cell (CPV)Soruce: AzurSoruce: Azur4Crystalline SiliconSource: /多接面三五族太陽能電池-轉換效率高NREL:BestResearch Cell Efficiencies 40.8%5聚光型太陽光電CPV技術•為何發展成聚光型太陽能系統(Concentration Photovoltaic-CPV)?–IIIV族化合物半導體太陽能電池效率雖高其製造成本亦高, 直接商業使用太貴–以其抗高溫與多接面的特性發展出聚光型太陽能系統可以大大減少電池使用面積, 進而降低成本, 可以推廣於地面用途之商業化太陽能發電系統•聚光型太陽能原理(Concentration Photovoltaic-CPV)–利用較大面積的透鏡或反射鏡使陽光聚焦在極小面積的太陽能電池上，以減少昂貴的太陽池使用面積並增強其轉換效率–採用單軸或雙軸的追蹤器追蹤太陽的方向以隨時聚焦陽光於小型電池上提高效能–電池模組需搭配高效的散熱設備，避免太陽能電池因溫度升高導致轉換效率下降高效率多接面太陽能電池高空平流層之無線通訊基地台太空衛星6高效率聚光型太陽光電發電廠獨立型發電系統太陽能行動供電車EVERPHOTON EnergyCPV早期開發歷程•聚光型太陽光電技術(Concentration Photovoltaic, CPV)美國早於1970年代開始研究–美國Sandia 實驗室在1970年代中期發表第一篇對聚光電池轉換效率為127%、聚美國Sandia 實驗室在1970 年代中期發表第篇對聚光電池轉換效率為12.7%聚光強度50倍(X 50Suns)的1kWp聚光型太陽光電系統的研究–之後美國Spectrolab也發展出效率10.9%、光強25倍的10kWp聚光型太陽光電系統–此後相近於Sandia 實驗室原型的系統很快在西班牙、德國等歐洲地區被研究開發此後相近於Sandia 實驗室原型的系統很快在西班牙德國等歐洲地區被研究開發•俄羅斯前身蘇聯在此領域亦有突破性發展–前蘇聯於冷戰期間亦大力研究IIIV化合物半導體太陽能電池的效率提昇與開發聚光型太陽光電系統地面應用的研究–主要由前蘇聯國家研究院Ioffe Institute主導開發, 該計劃主持人Dr. Alferov後來於2000年還榮獲諾貝爾物理獎. 億芳能源亦與其建立多年合作關係.7CPV主要設計方式陽光陽光鏡片折射式:鏡面反射式:(A)Fresnel Lens 菲涅爾鏡片一次拋物線反射鏡二次反射鏡聚光IIIV Multi-Junction Solar Cell多接面三五族化合物半導體太陽能電池S ISFOCIIIV Multi-Junction Solar Cell 陽光(B)Source : ISFOC IIIV Multi-Junction Solar Cell多接面三五族化合物半導體太陽能電池多接面三五族化合物半導體太陽能電池拋物線反射鏡8Source : EVERPHOTON EnergySource : ISFOCCPV 聚光效果3D圖解折射式菲涅爾透鏡的CPV:反射式拋物面鏡的CPV:Source : Concentrix Solar9Source : SolFocus, Inc.Source : EVERPHOTON EnergyCPV再演進•2000年後, 環保減碳意識抬頭, 再生能源受到高度重視•提昇太陽能發電系統轉換效率成為一個重要課題聚光型太陽光電技術因聚焦所需而採用的追日系統(Tracking •聚光型太陽光電技術因聚焦所需而採用的追日系統(Tracking System)受到重視•固定式矽晶太陽能系統因受到光源反射所流失的光源相當嚴重, 導致其最高發電效率15~18%的日照時間僅有正午前後時分•故矽晶太陽能系統開始加裝追日系統(Tracking System)增加日照時間(Peak Sun Hour)甚至加裝低倍光學元件或反射片(Optical 間(Peak Sun Hour), 甚至加裝低倍光學元件或反射片(Optical Device)以增加發電效率(註: 因矽晶等材料無法承受高溫故無法使用高倍聚光技術)•自此後CPV演進成為以矽晶與薄膜等太陽能電池為主的低倍聚光技L C i Ph l i 另原本以IIIV族太術稱為Low Concentration Photovoltaic-LCPV ; 另原本以IIIV族太陽能電池為主的高倍聚光技術稱為High Concentration Photovoltaic-HCPV10西班牙與德國矽晶板加追日系統的LCPV實例Source: /photos ;/blog/category/solar-powery•k b‰高聚光型太陽能HCPV零組件與系統整合解決方案HCPV 關鍵零組件模組HCPV HCPV系統整合解決方案系統整合解決方案高精密陽光感應器加上太陽光追蹤機構的高聚光型太陽能發電系統模組排列菲涅爾透鏡電池接收器Source : EVERPHOTON Energy 11gy菲涅爾透鏡•光學技術：–利用非成像光學設計, 可處理全光譜之鏡片，將光源效率集中至電池上•聚合物加工:聚合物加工: –聚合物加工在量化生產中佔重要地位，無論是使用壓克力，塑板或矽膠等物料，以射出、擠壓成型或翻模方式完成，此一技術為製造產品之重要步驟•聚光倍數:–1000倍以內，聚光倍數與轉換效率成正相關)I ln(nkT V SCoc =12Source: N.J.Ekins-Daukes et. Al., III-V and concentrator solar cellsI e 0電池接收器•電池接收器: 由磊晶圓經切割成電池晶片,經類似於LED封裝die/wire bonding製程, 製作成太陽能電池接收器Receiver高散熱封裝經封裝後的太陽能電池需提高散熱性確保太陽能電•高散熱封裝: 經封裝後的太陽能電池，需提高散熱性，確保太陽能電池維持高轉換效率晶片層保護層焊錫或銀膠散熱層陶瓷基板13陽光感應器與追日系統•太陽光感測器(Sensor)與追日系統(Tracker)–確保在太陽日射角度改變時，依舊能隨時維持其聚光效益，達成追日的精準效果，並保持高度穩定的光電轉換效率。
太阳能光伏难题
一、前言太阳能发电系统的价格一直居高不下！主要原因是因为太阳能的密度低！太阳照射到地面上的平均光强为1千瓦/平米；单晶硅的转化率可以达到23%，多晶可以达到16%，薄膜只能可以达到8%。
转换效率最高的砷化镓电池片能到35%以上，但是用砷化镓制造的太阳能发电系统整体转换效率只有25%左右。
所以为了降低太阳能发电系统的价格，增加太阳光强是一个好的解决办法，要想增大光强需要用凸透镜或者菲尼尔透镜或者反光板把光聚集起来；这样就能大大降低硅与砷化镓的使用量，从而降低太阳能发电系统的价格；这就是CPV(聚光光伏发电系统)的由来。
二、CPV系统的技术难点CPV太阳能发电系统原理比较简单，为什么到现在全世界也没有几家公司做出特别稳定且便宜的发电系统呢！在CPV领域原则上讲聚光倍数越高造价就越便宜但是使用聚光的方式就会出现以下问题。
1、让单晶硅承受较高倍聚光虽然砷化镓可以承受1000倍的光强，但是现在砷化镓价格昂贵，并且砷化镓中的砷是剧毒物质，不可能大幅度的降低制造成本，另外在以环保为主题的国际环境下也不可能大量使用，最后只能是单晶硅；但是单晶硅一般只能承受3到5倍的光强，在CPV领域3到5倍的聚光几乎不怎么能降低成本，要想大幅度降低成本必须达到10左右。
为了达到10倍的聚光必须用特制的单晶硅。
2、散热：普通的硅光电池板在夏日中午时温度能到75度以上，普通的硅电池板在两倍太阳光强下时间一长就会起泡，在5倍太阳光强下10分钟就会就会起泡，在10倍太阳光强下5分钟就会起泡，起泡后太阳能电池片就会被氧化，在很短的时间内就会大幅降低效率，另外起泡后由于受热不均匀，常常有电池片炸裂的，这样系统就完全不可用。
如果太阳能电池板使用铝或者铜制的散热片进行自然散热，需要大量的散热片，造价特别贵，贵到比硅光片还要贵；如果使用强制风冷，就要使用大量的电能，得不偿失，并且风扇的寿命与可靠性不高，要想达到高可靠性必须有错误检查与冗余设置，这样就会成几倍增加造价，如果在夏天的中午风扇坏了，整个硅光电池板有可能被彻底烧坏。
聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用
聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用一、聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用的概念聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用是指通过聚光技术将太阳辐射能够高效集中，利用全光谱光热转换技术将太阳辐射转化为热能，并通过储能技术将热能进行有效储存和再利用的过程。
这一技术的提出，意味着太阳能的利用效率将会进一步提高，成为可持续能源领域的重要突破。
二、聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用的意义1. 提高太阳能利用效率：传统的太阳能利用技术受到光照条件和能量转换效率的限制，而聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用技术能够将太阳辐射高效集中，使得光热转换效率大幅提高。
2. 解决可再生能源波动性问题：聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用技术通过热能储存，可以在夜间或阴雨天继续释放能量，从而解决了可再生能源波动性的问题。
3. 降低能源储备成本：传统的能源储备方式往往成本较高，而聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用技术在储能过程中能够降低成本，提高经济性。
三、聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用的发展现状目前，聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用技术在全球范围内得到了广泛关注和研究，许多科研机构和企业都在这一领域进行了深入研究和实践。
美国能源部资助的聚光光热项目、我国科学院的聚光太阳能研究等，在相应领域积累了大量的技术和实践经验。
四、聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用的前景展望随着全球能源问题的日益突出，可再生能源发展的迫切性日益增加，聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用技术作为可再生能源领域的重要突破，其在未来的发展前景十分广阔。
随着技术和经济的不断进步，相信聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用技术将会在能源领域发挥越来越重要的作用。
五、个人观点和理解作为一个关注环境问题和能源发展的人，我对聚光太阳能全光谱光-热-储协同利用技术充满了期待。
我相信这一技术的发展将会为世界能源问题提供重要的解决方案，也将为人类社会带来更加清洁、可持续的能源未来。
CPV检验标准IEC62108中文版
BS EN 62108CPV聚光太阳能接收器和零件之评估标准0 引言²EN 62108：2008是在英国实施的标准。
但是它与IEC62108基本一致；²英国所参与编写的太阳能光伏系统部分被委托给了技术委员会GEL/82；²委员会成员的名单可以要求其委员会秘书提供；²本刊物并非包括所有必要的内容，使用者应酌情使用；²遵守英国标准不能获得英国法律的保护；1 范围和对象此国际标准指定了CPV模组和组件能够在IEC60721-2-1所定义的开放式环境中长期运行的最低要求。
测试程序部分是基于平板太阳能模组和组件设计质量和批准类型标准IEC61215。
然而，由于CPV接收器和模组的特殊性还是有一定的变化的，特别是在相对独立的室外和室内的测试中，跟踪效率，高电流密度以及温度的快速变化等。
这些特殊要求使得我们制订了一系列新的测试程序以及要求。
这个标准的目的是为了尽可能的在一定的成本和时间范围内确定CPV模组和组件的电学、机械、热的特性，以及测试其暴露在外部环境中所能承受的程度。
CPV模组和组件的实际寿命取决于它的设计、生产、环境以及所运行的环境。
2 规范性引用文件在制定本文档的过程中，一下参考文件是必不可少的，对于标注日期的引用，只有一个对应此日期的参考版本。
对于没有标注日期的引用，则包括此参考文档的任何一个版本²IEC60068-2-21:2006,环境监测；²IEC61215:2005，晶体硅地面太阳能模组设计质量和批准类型；²ISO/IEC 17025-2005，实验室内能力测试和标准的一般要求；²ANSI/UL 1703 ed.3 March 15,2002:平板式光伏组件标准；3 术语和定义本部分阐述了本文档中出现的相关术语和定义的具体含义3.1 聚光器光电设备的相关术语，即可以集中太阳光的设备。
3.2 聚光电池（芯片）基本的光电设备，可以用来收集所集中地太阳光。
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1、第三代太阳能电池 ................................................................................................. 4 2、当前的转换效率已达 35-40% ................................................................................ 5 3、2010 年三五族化合物太阳能电池转换效率可能提升至 45％。.............................. 6 三、CPV 应用开始起步 .............................................................................................. 8
CPV 系统应用已经开始起步：
1) 目前 CPV 系统已具成本优势：由于 CPV 单个模组功率较大，所以技 术定位于 100KW 以上应用市场。据 Emcore2008 年 11 月的公开资料， 该公司生产的基于三接面三五族化合物太阳能电池 CPV 系统成本为每 瓦 3.6 美元。而根据三安介绍，Emcore 目前系统成本已为 3 美元/瓦， 三安系统成本为 2.5 美元/瓦，低于目前硅基太阳能发电系统 4 美元/瓦 的成本；
1、100KW 以上应用为潜在市场 ................................................................................. 8 2、CPV 系统经济效应已体现 ..................................................................................... 8 3、MV 级聚光太阳能光伏发电站应用起步.................................................................. 8 四、面临的技术挑战：温度和垂直照射误差 ............................................................... 9
系统转换效率高。高倍率 CPV 采用 GaAs 等三五族化合物电池，目前三接面 三五族化合物电池产业化应用的转换效率已经达到 39％，CPV 系统转换效率 达到 28％，较硅基太阳能电池和薄膜太阳能电池高出不少。而且根据 CPV 先 驱 Emcore 的计划，采用 IMM 技术后，三五族化合物电池转换效率将在 2010 年达到 45％。
图表目录
图 1：Emcore CPV 系统实物图 .................................................................................... 3 图 2：CPV 系统工作原理示意图 ................................................................................... 3 图 3：硅（Si）与砷化镓（GaAs）对温度的发电效率对比 .......................................... 4 图 4：元素图谱 ............................................................................................................ 4 图 5：太阳能材料对光谱的吸收能力对比..................................................................... 5 图 6：三结太阳能电池结构 ........................................................................................... 6 图 7：三结太阳能电池光谱利用率高 ............................................................................. 6 图 8：各种太阳能电池效率对比 ................................................................................... 6 图 9：主流厂商 Emcore GaAs 电池效率提升路线图 .................................................... 7 图 10：Emcore 目前 CPV 系统效率 28％ ................................................................... 7 图 11：CPV 系统适合 100KW 以上应用 ...................................................................... 8 图 12：CPV 电池转化效率与聚光倍数的关系 ............................................................ 10 图 13：西昌 CPV 并网电站一期工程-1 ...................................................................... 12 图 14：西昌 CPV 并网电站一期工程-2 ...................................................................... 12 图 15：重庆 CPV 并网电站-1..................................................................................... 13 图 16：重庆 CPV 并网电站-2..................................................................................... 13
五、全球范围多家公司涉足 CPV .............................................................................. 10
1、全球从事 CPV 电池及系统的主要公司 ................................................................ 10 2、台湾 CPV 应用发展 ..............................................................................................11 3、大陆 CPV 应用系统 ............................................................................................. 12 附录：聚光型太阳能电池专有名词整理： ................................................................. 14
张良勇 86-755-82960140 zhangly@
姜霄 86-755-25310921 jiangxiao@
2009 年4 月8 日
行业研究 专题报告
聚光型太阳能系统（CPV）应用开始起步
CPV专题报告
转换效率比较
技术类型 薄膜型太阳能 晶圆型太阳能 传统核能电厂
表 1：能量转化效率比较.............................................................................................. 5 表 2：CPV 系统应用进入 MW 时代 ............................................................................. 9 表 3：从事 CPV 电池的公司名录 ............................................................................... 10 表 4：从事 CPV 光伏系统的公司名录 .........................................................................11
技术挑战：温度与垂直照射误差：由于聚光倍率越高，会导致太阳能电池表 面温度越高，同时要求的垂直照射精度越高，由于这两方面技术上的限制， 目前 CPV 系统最高仅限于 1000 倍。
全球多家公司推动 CPV 系统的发展：目前全球有数十家公司涉足 CPV 系统， 多数集中于美国，Emcore 和 SolFocus 为其中的代表。SolFocus 为目前西班牙 和希腊两大 10MV 级 CPV 电站系统供应商，而 Emcore 也为包括中国在内的 全球 CPV 系统应用做出了诸多贡献，08 年来自 CPV 领域的销售收入超过 5000 万美元。国内方面，钟顺科技在重庆和西昌已经实现 CPV 并网电站的建设， 其中西昌为国家 863 计划组成部分。