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看好HCPV市场潜力,不少国际知名公司正全力投入发展,在III-V族太阳能电池方面有德国AZUR和美国Spectrolab、Spire Semiconductor、EMCORE及Solar Junction;聚光模组则有法国Soitec、日本Daido Steel、西班牙Guasor Foton和美国Amonix、Semprius;太阳光追踪器部分亦有美国Amonix、SolFocus;最后在系统组装及供应方面,则有美国Amonix、Emcore和SolFocus。 台湾方面以核研所为主,该所与国际、国内业者在HCPV方面的合作已有一段时间,且展现不错的成效,包括与美国UL签订2012?2018年研究计划,并共同于高雄路竹建置HCPV测试场,执行CPV与PV模组发电系统长期户外老化测试技术服务案。 此外,日本东京大学研究团队去年制作出效率20.3%的量子点单接面太阳能电池后,亦选择与核研所合作,进行聚光模组特性验证。 至于国内合作方面,核研所亦全力协助国内厂商拓展海外市场,与亿芳能源、绿源科技和禾晶能源,分别就HCPV模组、系统及太阳光追踪器进行技术合作,争取各国的再生能源系统开发案。例如亿芳能源已完成阿布达比绿能城(Masdar City)80kW HCPV系统建置,目前正积极争取下一期40MW以上的建案。绿源科技、禾晶能源则各自强攻HCPV太阳光追踪装置,以及CPV系统,已打入中国大陆、泰国和印度等地的太阳能系统建案供应链。 成本和效率为HCPV未来突破重点 未来HCPV技术发展重点将是降低成本,以提高市场占有率及竞争力。在国际方面,前美国能源部(DOE)部长Steven Chu提出SunShot计划,期望在2020年前,将太阳能发电系统成本大幅降低,藉此提升太阳能做为主要能源来源的竞争力。 此外,美国能源部亦设立SUNPATH(Scaling Up Nascent PV at Home)奖,吸引太阳能电池业者研发高效率III-V族聚光型太阳能电池的产制技术,以降低聚光型太阳能发电系统的成本。SUNPATH属于美国能源部SunShot计划的一部分,旨在对具有成本竞争力和高性能的太阳能电池技术持续进行投资,提高美国太阳能产业的制造能力与市场竞争力,目前Solar Junction已获得补助。 效率亦是HCPV的发展重点,核研所近期已提出重大技术突破,在聚光倍率四百七十六及一千倍下,模组效率已分别达到32.5%及31.7%,未来将更精进聚光模组效能,以降低系统发电的单位成本。该所未来亦计划开发III-V族多接面太阳能电池技术、低碳足迹聚光模组等技术,以克服HCPV各种开发难题。 提升太阳能电池的散热效能与降低太阳能电池成本,常为业界在开拓太阳光发电应用亟欲解决的两大课题,对此,业界已研拟采用磊晶剥离方法制作III-V族太阳能电池,以及在矽基板成长III-V族化合物半导体材料的磊晶技术,进一步提升太阳能电池元件的导热能力,提高太阳能电池在高聚光环境下的工作效率与稳定性。 同时可藉由磊晶基板的重复使用,以及运用较廉价的矽基板取代锗基板,缩减电池成本。由于此种HCPV研发计划需业界与学界紧密配合,因此核研所正积极与晶元光电、台积电、日本东洋钢钣等厂商洽谈合作。另外,台湾经济部能源研发策略规画小组也订定太阳光电技术短中长期发展目标,短期将以矽晶及铜铟镓硒薄膜电池为主,中期将聚焦聚光型及染料敏化电池,长期则将以高分子及铜锌锡硫(CZTS)薄膜电池为研发方向。 效率/成本表现亮眼 HCPV发展掀热潮 就太阳能电池及模组效率方面而言,目前HCPV独占鳌头(电池44%、模组36.2%);因此,尽管目前太阳能市场仍以矽晶电池占大宗,但国际上皆认为HCPV因具有高效率及低平均化电力成本(LCOE)的特性,系未来最具有开发价值的太阳光电技术。 现今台湾在矽晶电池技术发展已臻成熟,反观HCPV技术尚处发展阶段,且投入企业属中小型,尚待政府扶持,以建立具国际竞争力的自主产业(表1)。至于更前瞻的染料敏化、高分子及铜锌锡硫薄膜电池,则还须一段时间发展,尚未达到量产阶段。 |