平板光伏電池板已經(jīng)主導(dǎo)了全球太陽(yáng)能市場(chǎng)

得益于電池板價(jià)格在過(guò)去幾年里的大幅下降，平板光伏電池板已經(jīng)主導(dǎo)了全球太陽(yáng)能市場(chǎng)。一家瑞士創(chuàng)業(yè)公司利用IBM蘇黎世研究院為其超級(jí)計(jì)算機(jī)開(kāi)發(fā)的技術(shù)，以一個(gè)產(chǎn)生電力和熱水的碟形太陽(yáng)能聚光器對(duì)現(xiàn)狀提出了挑戰(zhàn)。

這家名為AirlightEnergy的創(chuàng)業(yè)公司開(kāi)發(fā)了碟形太陽(yáng)能聚光器，并創(chuàng)立了一家名為Dsolar（意為“碟式太陽(yáng)能”）的衍生公司，推出了這種聚光器。它以沙漠地區(qū)等脫離電網(wǎng)的社區(qū)為目標(biāo)，這些地區(qū)能夠得到很多陽(yáng)光直射，但仍缺乏電力和熱水。Airlight Energy公司的業(yè)務(wù)發(fā)展經(jīng)理伊拉利亞?貝索濟(jì)（Ilaria Besozzi）表示，在發(fā)達(dá)國(guó)家，這種10米高的聚光器可被用于在企業(yè)園區(qū)或酒店中進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)發(fā)電。

這種拋物面碟形聚光器可以全天候自動(dòng)跟蹤太陽(yáng)。它是由36個(gè)橢圓反射器組成的，這些反射器將光集中到非常高效的、多結(jié)點(diǎn)的太陽(yáng)能電池上以產(chǎn)生電能。IBM表示，這些類型的電池使用了適用于不同波長(zhǎng)的材料，在該裝置中，這些材料能夠?qū)⒓s30%的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電流。

通常，暴露于聚集的太陽(yáng)光下的太陽(yáng)能電池是通過(guò)空氣冷卻的。Airlight Energy公司通過(guò)使用液體冷卻，增加電輸出，并產(chǎn)生熱水。在每組太陽(yáng)能電池的背后都有一個(gè)融入了IBM水冷技術(shù)的結(jié)構(gòu)，它在德國(guó)被用于SuperMUC超級(jí)計(jì)算機(jī)。IBM蘇黎世研究院的高級(jí)熱封裝經(jīng)理布魯諾?米歇爾（Bruno Michel）說(shuō)，水流經(jīng)由硅層中蝕刻出的小型管道或“微型通道”組成的網(wǎng)絡(luò)，吸走太陽(yáng)能電池散發(fā)的熱量。米歇爾表示，在超級(jí)計(jì)算機(jī)中，液體冷卻器被直接連接到產(chǎn)生大部分熱量的處理器上。

由于碟形聚光器采用了主動(dòng)冷卻的方式，太陽(yáng)能電池應(yīng)能承受非常高的聚光——相當(dāng)于2000個(gè)太陽(yáng)的光——并可運(yùn)轉(zhuǎn)25年。較高聚光的副作用是會(huì)使冷卻水升溫至約90攝氏度。米歇爾表示，在該溫度下，水可用于電除鹽系統(tǒng)，或用于某一特定類型的熱驅(qū)動(dòng)制冷系統(tǒng)。在充足的陽(yáng)光下，這種碟形聚光器會(huì)產(chǎn)生12千瓦的電功率和20千瓦的熱功率。

聚光光伏（CPV）系統(tǒng)已經(jīng)存在了幾十年，并且這種技術(shù)至少在理論上具有許多優(yōu)點(diǎn)。相比平板電池，它們可以在一定的空間里產(chǎn)生更多的電力，并提供更高的轉(zhuǎn)換效率。事實(shí)上，通過(guò)產(chǎn)生熱量和電力，Airlight Energy公司表示，它能將80%的太陽(yáng)光轉(zhuǎn)換為可用能量。但是，CPV技術(shù)的高成本及其復(fù)雜性使其難以獲得普遍應(yīng)用。

為了降低成本，AirlightEnergy公司采用了兩種不常用于太陽(yáng)能聚光器的材料。貝索濟(jì)說(shuō)，它沒(méi)有采用聚光玻璃鏡，而是采用了與瑞士巧克力包裝紙一樣的薄塑料箔作為反射鏡。Airlight Energy公司表示，碟形聚光器的主要結(jié)構(gòu)將由特殊的混凝土制成，它可以精確成型，不會(huì)縮水，而且成本遠(yuǎn)低于金屬或塑料建筑材料。

美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的首席科學(xué)家薩拉?庫(kù)爾茨（Sarah Kurtz）表示，設(shè)計(jì)一個(gè)能在產(chǎn)生電能的同時(shí)處理熱能的系統(tǒng)很困難。例如，如果熱驅(qū)動(dòng)式的冷卻系統(tǒng)出現(xiàn)故障，則碟形聚光器需要迅速轉(zhuǎn)離太陽(yáng)，或以另一種方式傳遞熱量。使用薄膜反射鏡降低了成本，但首次出現(xiàn)的系統(tǒng)通常是昂貴的。她說(shuō)：“挑戰(zhàn)是要降低其他部件的成本，但在2000倍的聚光下，這是可行的?！辈ㄊ款D的勒克斯研究公司的分析師馬修?范斯坦（Matthew Feinstein）指出，擁有IBM的技術(shù)背景，該產(chǎn)品就具有了商業(yè)信譽(yù)。他補(bǔ)充說(shuō)，傳統(tǒng)上，CPV系統(tǒng)是針對(duì)公共事業(yè)的，但許多工業(yè)企業(yè)，如數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商和制造商，可以很容易地利用太陽(yáng)能碟形聚光器的熱能。不過(guò)，他說(shuō)：“商業(yè)化和早期采用對(duì)于獨(dú)特的太陽(yáng)能技術(shù)來(lái)說(shuō)一直是一個(gè)挑戰(zhàn)?！?/p>