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CSPPLAZA光熱發電網報道：據(ju)外媒近日(ri)報(bao)道，美國國家可(ke)再生能(neng)源實驗室（NREL）發(fa)表(biao)在(zai)《自然(ran)能(neng)源》上(shang)的(de)一項新研究表(biao)明，科學家們已經制造出了一種效率接近50%的(de)太陽能(neng)電池(chi)。

通過現(xian)代工程和(he)納米(mi)技術的魔力，這種新(xin)型(xing)太陽能電池總共包含約140種各(ge)種III-V材料(liao)層，以支(zhi)持這些(xie)連接點的性能，但它比一(yi)根頭發還窄。

研究人員表(biao)示，目前(qian)該六(liu)結太陽(yang)能電池保持(chi)著(zhu)47.1%的(de)(de)(de)最高(gao)轉(zhuan)換效(xiao)率的(de)(de)(de)世界紀錄，這(zhe)是在(zai)集中照明下(xia)測(ce)量(liang)的(de)(de)(de)。即使在(zai)太陽(yang)光下(xia)的(de)(de)(de)轉(zhuan)換效(xiao)率也(ye)高(gao)達39.2%，這(zhe)也(ye)是目前(qian)最高(gao)的(de)(de)(de)記錄。

雖然(ran)效率很高(gao)，但高(gao)昂的制造成本(ben)限制了其(qi)大規模市場(chang)應用，目前僅用于衛星供電(dian)等特(te)殊領(ling)域(yu)，在這些特(te)殊領(ling)域(yu)往往需要電(dian)池體積越小越好，而完全不用擔心資金(jin)問題。

如何克服其高成本劣勢同時(shi)發揮高效的特點，使其得以應用于更(geng)多市場領(ling)域甚至實現(xian)居民日常生活應用呢？

目(mu)前科(ke)學家們正在(zai)嘗(chang)試(shi)將其與聚光技術結合起來，以(yi)實現(xian)更經(jing)濟(ji)的(de)部署(shu)。

圖：NREL新型太陽能(neng)電池研(yan)發(fa)人(ren)員John Geisz (左)和Ryan France（右）

據上述新型太陽(yang)能電池(chi)研發人員之一(yi)(yi)的(de)NREL科學家Ryan France介紹(shao)，降(jiang)低(di)成本的(de)一(yi)(yi)個方法是(shi)減少所(suo)需的(de)面積，可以通過(guo)使(shi)用鏡子捕捉(zhuo)光線(xian)并(bing)將(jiang)光線(xian)聚焦到某一(yi)(yi)點來做到這一(yi)(yi)點。

簡單來(lai)說(shuo)，就是把聚光技(ji)術與高效太(tai)陽能電(dian)池結(jie)合起來(lai)，使用(yong)(yong)大(da)面積相(xiang)對(dui)便宜的鏡場來(lai)搜集太(tai)陽能并聚焦于太(tai)陽能電(dian)池，以減(jian)少太(tai)陽能電(dian)池的用(yong)(yong)量以平(ping)衡成(cheng)本。

事實上，類似的光熱光伏技術混合思路早已(yi)存(cun)在(zai)，國內外一些科(ke)研單位和企業已(yi)經(jing)取(qu)得了一定(ding)進展(zhan)，也有一些項目在(zai)布局。

據CSPPLAZA此前報道，致力于通(tong)過(guo)創新(xin)型的CSPV技術生產更高效更廉價的太陽能(neng)清潔電力的澳(ao)大利(li)亞Raygen公司此前剛剛宣布，該公司已(yi)從澳(ao)大利(li)亞可再(zai)生能(neng)源署(shu)（ARENA）獲得300萬澳(ao)元，用于對一個以(yi)水為儲(chu)存介質(zhi)的光熱發電試點項(xiang)目(mu)進(jin)行可行性研究(jiu)。

該(gai)項(xiang)目便將采用Raygen公司開發(fa)的(de)CSPV技術，該(gai)技術將光(guang)伏發(fa)電(dian)與集中式(shi)太(tai)陽能光(guang)熱(re)發(fa)電(dian)技術相結(jie)合，可(ke)以同時產(chan)生電(dian)力(li)和(he)熱(re)量。和(he)常見(jian)的(de)塔式(shi)技術一(yi)樣(yang)，其(qi)采用定日鏡反射陽光(guang)至(zhi)集熱(re)塔產(chan)生高溫熱(re)能，聚光(guang)倍數為750倍，每一(yi)個(ge)塔式(shi)模(mo)塊(kuai)安裝一(yi)個(ge)大(da)小約1平方米的(de)高效聚光(guang)GaInP/GaAs/Ge三(san)結(jie)太(tai)陽電(dian)池，發(fa)電(dian)功率為200kW。

據RayGen業(ye)務開發(fa)主管Will Mosley介紹，該(gai)技術(shu)可以(yi)使所(suo)搜集到(dao)的太(tai)陽能(neng)的轉化率達到(dao)90%左右(you)，其中約(yue)三(san)分之(zhi)一被(bei)太(tai)陽能(neng)電池(chi)直接轉換(huan)為電能(neng)，另外約(yue)三(san)分之(zhi)二與水(shui)換(huan)熱轉化為熱能(neng)儲存起來。

圖：Raygen建于(yu)澳(ao)大利亞的模(mo)塊(kuai)化CSPV項目

圖：Raygen開發的(de)CSPV技術原理

近年(nian)來，中國科學院(yuan)工程熱物理研(yan)(yan)究所傳(chuan)(chuan)熱傳(chuan)(chuan)質研(yan)(yan)究中心也(ye)在致力于(yu)基于(yu)高強度(du)傳(chuan)(chuan)熱技(ji)術研(yan)(yan)制出(chu)高倍聚光光伏電(dian)池的(de)控溫冷卻方法方面的(de)研(yan)(yan)究，目前也(ye)已取得一些進展。

由于聚光(guang)(guang)光(guang)(guang)伏電池在高(gao)溫環(huan)境下發電效(xiao)率(lv)較低，中國科學院工程熱(re)(re)(re)(re)物理研究所課(ke)題組(zu)將散熱(re)(re)(re)(re)和(he)(he)熱(re)(re)(re)(re)利用巧妙結合，開發了獨特(te)的高(gao)效(xiao)散熱(re)(re)(re)(re)兼熱(re)(re)(re)(re)回(hui)收(shou)系統，將回(hui)收(shou)的余熱(re)(re)(re)(re)用于冬季供暖和(he)(he)夏季制冷除濕，給用戶提供冷熱(re)(re)(re)(re)濕電一(yi)體化(hua)解決方案，既可有效(xiao)降(jiang)低單(dan)位投資成本(ben)，又能滿足用戶的各種(zhong)需求。這種(zhong)光(guang)(guang)伏光(guang)(guang)熱(re)(re)(re)(re)一(yi)體化(hua)系統，適合于鄉村(cun)校舍、醫院、廠房等(deng)公共建(jian)筑，偏遠鄉村(cun)和(he)(he)別墅區用戶，海島、邊(bian)防站以及光(guang)(guang)伏農(nong)業(ye)等(deng)，具(ju)有廣闊市場前景(jing)。

針對高倍聚(ju)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)伏(fu)光(guang)(guang)(guang)熱(re)(re)(re)一(yi)體化系統(tong)，該課(ke)題(ti)組(zu)(zu)完成了(le)聚(ju)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)伏(fu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)及余熱(re)(re)(re)利(li)用系統(tong)的熱(re)(re)(re)力學建模(mo)和優化分析，確(que)定了(le)最佳(jia)運行參數和方案。對于(yu)光(guang)(guang)(guang)伏(fu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)的控溫問題(ti)，課(ke)題(ti)組(zu)(zu)設計(ji)研(yan)發(fa)了(le)以熱(re)(re)(re)管(guan)技術為核心的被動式(shi)傳熱(re)(re)(re)控溫器件，實現聚(ju)光(guang)(guang)(guang)光(guang)(guang)(guang)伏(fu)電(dian)(dian)(dian)池(chi)熱(re)(re)(re)面溫度的控制以及余熱(re)(re)(re)的傳遞和轉換。在實驗方面，課(ke)題(ti)組(zu)(zu)對研(yan)發(fa)設計(ji)的系統(tong)模(mo)組(zu)(zu)箱進行了(le)室外實驗測試，結果表明模(mo)組(zu)(zu)發(fa)電(dian)(dian)(dian)效率平均(jun)達(da)到26%，太陽能綜合利(li)用率超過75%，均(jun)達(da)到國際先進水平。

目(mu)前，該研究團隊已經在(zai)河北(bei)衡水建(jian)設發(fa)電(dian)量(liang)15kW的(de)高(gao)倍聚光(guang)光(guang)伏發(fa)電(dian)系統并(bing)計劃(hua)后續(xu)在(zai)衡水地區(qu)展開中等(deng)規模的(de)示范(fan)推廣，并(bing)進一步推向光(guang)伏農(nong)業、海島邊防區(qu)等(deng)民用領域(yu)。此外，該技術還可以與(yu)火電(dian)廠結合(he)，實現光(guang)煤互補發(fa)電(dian)，并(bing)用余熱制冷(leng)解決火電(dian)空(kong)冷(leng)機組的(de)渡夏問題。