下注太陽(yáng)能

今年4月，美國(guó)最大的風(fēng)投之一KPCB牽頭在太陽(yáng)能公司Amonix身上下了1.29億美元的重注。綜合成本和技術(shù)成熟度，聚光光伏太陽(yáng)能(CPV)正成為當(dāng)紅炸子雞。

Alternative Energy Clock是個(gè)觸目驚心的計(jì)數(shù)器。飛快翻動(dòng)的數(shù)字記錄著全球石油消耗量和二氧化碳的實(shí)時(shí)排放量——自從15分鐘前登錄那個(gè)網(wǎng)頁(yè)到寫(xiě)下這段文字時(shí)，碳排放就增加了近40萬(wàn)噸——需要300多萬(wàn)棵生長(zhǎng)30年的冷杉才能抵消。

低碳不能只是口號(hào)和預(yù)算，因地制宜四個(gè)字決定著每個(gè)國(guó)家開(kāi)發(fā)某項(xiàng)新能源技術(shù)的優(yōu)先權(quán)。正如日照充足的西班牙、美國(guó)和澳大利亞，正加速推進(jìn)太陽(yáng)能技術(shù)的應(yīng)用。

作為天然資源，無(wú)污染的太陽(yáng)能和風(fēng)能、地?zé)?、潮汐等可再生資源一樣早就被科學(xué)家深入研究了，這項(xiàng)技術(shù)的原理不復(fù)雜，但其瓶頸——能量的轉(zhuǎn)化效率一直都是各國(guó)科學(xué)家關(guān)注的焦點(diǎn)。

硅這種價(jià)格不菲的半導(dǎo)體決定了效率。目前所廣泛使用的硅基太陽(yáng)能電池其光電轉(zhuǎn)換效率理論最大值僅30%。以單晶硅為例，它在實(shí)驗(yàn)室里的最高光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到了24.7%，但在量產(chǎn)后的實(shí)際應(yīng)用中卻降到了15%左右。

這是因?yàn)榈竭_(dá)地面的太陽(yáng)光譜里，波長(zhǎng)覆蓋200-2500納米。傳統(tǒng)硅基太陽(yáng)能電池只能吸收波長(zhǎng)小于1100納米的太陽(yáng)光，剩下的就被反射了，造成很大浪費(fèi)。

目前，學(xué)界有很多革命性的解決方案，可以大幅提高轉(zhuǎn)換率——取決于用什么材料吸收太陽(yáng)光。綜合成本和技術(shù)成熟度，聚光光伏太陽(yáng)能(以下簡(jiǎn)稱CPV)正成為當(dāng)紅炸子雞。

CPV的核心是多接面太陽(yáng)能電池(multijunction solar cell)，將高、中或低能隙的太陽(yáng)電池由太陽(yáng)光入射方向依序串聯(lián)式堆疊成三接面太陽(yáng)能電池，以吸收短、中、長(zhǎng)波長(zhǎng)的太陽(yáng)光。從英國(guó)IQE公司提供的電池模型，我們可以看到，多接面電池的上部單元為InGaP(磷化銦鎵)、中間單元為InGaAs(銦鎵砷)、底部單元為Ge(鍺)，從而將效率提高到40%。

這種高效的多接面太陽(yáng)能電池，需要透鏡或鏡面將接收到的太陽(yáng)能放大成百上千倍，然后將放大的能量聚焦于其上。

以美國(guó)公司SolFocus為例，其CPV發(fā)電模型的基本單位是一個(gè)由兩面鏡子組成的系統(tǒng)。系統(tǒng)內(nèi)，陽(yáng)光通過(guò)感光桿被引至面積僅為1平方厘米的光電池。一塊太陽(yáng)能面板由許多這樣的單位組成，而太陽(yáng)能面板置于跟蹤裝置上，可以隨著太陽(yáng)位置的變化東升西落。

CPV值得稱道的地方除了所使用的光電材料比傳統(tǒng)光電技術(shù)要少，更重要的是，和傳統(tǒng)聚熱太陽(yáng)能技術(shù)相比，用于冷卻的水量更是大大降低。

大多數(shù)生產(chǎn)能源的方式都會(huì)用到水。在集熱式太陽(yáng)能發(fā)電廠，(反射太陽(yáng)光)的鏡子讓液體加熱，產(chǎn)生蒸汽，推動(dòng)發(fā)電機(jī)的渦輪發(fā)電。和火力發(fā)電廠一樣，這樣的蒸汽必須冷凝成水，重復(fù)使用。

傳統(tǒng)太陽(yáng)能技術(shù)每生產(chǎn)1000度電耗水量高達(dá)3217升，而CPV技術(shù)每生產(chǎn)1000度電僅耗水15升，優(yōu)勢(shì)明顯。

今年4月，美國(guó)最大的風(fēng)投之一KPCB牽頭在南加州的Amonix公司身上下了1.29億美元的重注，后者20年來(lái)都致力于發(fā)展CPV技術(shù)。

Amonix的對(duì)手SolFocus也沒(méi)有閑著。該公司上月已經(jīng)在洛杉磯北部沙漠動(dòng)手修建一座百萬(wàn)瓦級(jí)別的CPV太陽(yáng)能電廠，將為當(dāng)?shù)匾凰鐓^(qū)大學(xué)供電。而遠(yuǎn)在澳大利亞，SolFocus也得到了政府訂單，給澳洲北部機(jī)場(chǎng)“愛(ài)麗絲泉”建一座235千瓦的太陽(yáng)能電站，包括28個(gè)CPV陣列。