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雖然可再生能源備受期待，但成本及發(fā)電量不穩(wěn)定等問題成為阻礙，尚處于發(fā)展階段。成為熱議話題的太陽能發(fā)電在轉(zhuǎn)換效率方面也存在很大的改進余地。 不過，從今年7月起，日本智能太陽能國際公司（Smart Solar International）以每臺8萬日元（不含稅）的價格正式開始銷售其太陽能發(fā)電系統(tǒng)，其社長富田孝司斷言：“太陽能發(fā)電很有可能成為基礎(chǔ)電源，我們正在爭取實現(xiàn)等同于火力發(fā)電的能源轉(zhuǎn)換效率” 。
智能太陽能國際成立于2009年，富田曾是夏普常務(wù)董事，作為夏普太陽能系統(tǒng)事業(yè)本部長，帶領(lǐng)夏普奪取全球太陽能發(fā)電系統(tǒng)銷售額七聯(lián)冠，在太陽能發(fā)電行業(yè)界廣為人知，被稱為“太陽能先生(Mr.solar)”。
太陽能先生：富田孝司社長手持的是設(shè)置于模塊中央的核心部件（右下圖）——管狀容器；在容器中，邊長1厘米的受光單元排成1列（右上圖）。整個模塊長約2米，寬約60厘米。
反其道而行之，增加轉(zhuǎn)換率
大多數(shù)太陽能發(fā)電系統(tǒng)重點解決的問題是：如何減少沒有轉(zhuǎn)化為電能的光能變成的熱量。因為太陽光中含有多種波長的光，所以，不同材料的太陽能電池可有效轉(zhuǎn)換為電能的光線的波長也不同；那部分沒有被轉(zhuǎn)化的光能就變成了熱能，釋放到空氣中；并且，熱量也會導(dǎo)致太陽能電池板出現(xiàn)惡化。
而富田開發(fā)的新系統(tǒng)采取完全相反的構(gòu)思——積極回收這部分熱量，并將之作為能源使用?；蛟S可說是一個通過電力及熱量回收能源、提高整體效率的“太陽能版熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)”。
該系統(tǒng)所使用的太陽能電池板單位面積的轉(zhuǎn)換效率為23%到24％，約為普通結(jié)晶硅太陽能電池的1.6倍。加上熱能的回収，總轉(zhuǎn)換效率可提高到40％以上。 富田充滿信心地說：“如果進一步改良熱回収系統(tǒng)，實現(xiàn)媲美火力發(fā)電站的能源轉(zhuǎn)換效率也并非幻想。”
新系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的能源轉(zhuǎn)換效率，主要得益于三項關(guān)鍵技術(shù)。即受光單元多層化、跟蹤聚光以及冷卻技術(shù)。受光單元指的是幾厘米見方的電池板，幾十枚受光單元排列組成模塊。
多層化受光單元增加轉(zhuǎn)化率
新系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)較高的能源轉(zhuǎn)換效率，主要得益于三項關(guān)鍵技術(shù)。即受光單元多層化、跟蹤聚光以及冷卻技術(shù)。
現(xiàn)在，太陽能電池材料約9成為結(jié)晶硅。這種材料主要與中等波長的光線相容性較好，無法將波長較長的紅外線轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔?。另一方面，波長較短、具有較高能源的紫外線雖然能夠發(fā)電，但也有很大一部分無法轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?，而是變?yōu)闊崃?。因此，最大轉(zhuǎn)換效率理論上為29％，制成產(chǎn)品之后僅能達到15％左右。 于是，智能太陽能國際在新系統(tǒng)的單元上重疊使用了多種半導(dǎo)體，可分別有效轉(zhuǎn)換“長、中、短”波長的光線。
之前也有層壓式化合物太陽能電池的解決方案——用鍺制成基板，使用砷化銦鎵及磷化銦鎵等。轉(zhuǎn)換效率非常高，耐輻射性能也很出色。不過，鍺存在價格昂貴、產(chǎn)生熱量多的弱點；而且，層壓技術(shù)還處于開發(fā)狀態(tài)，沒有實現(xiàn)量產(chǎn)化。
富田開發(fā)出了使化合物半導(dǎo)體實現(xiàn)多層化的自主技術(shù)?？勺杂山M合使用硅類及有機類等多種單元，從而實現(xiàn)多層化，這也是其優(yōu)勢所在?？蓮亩喾N波長的光線中提取電力并進行合成。富田稱，通過組合使用多種單元，可實現(xiàn)50%到60％的轉(zhuǎn)換效率。
今年7月上市的新系統(tǒng)依然使用鍺基板，但今后將隨著開發(fā)的進展不斷進行改良，可進一步降低價格。
跟蹤聚光技術(shù)延長發(fā)電時間
目前設(shè)置于住宅屋頂?shù)忍幍墓潭ㄊ教柲茈姵兀柟馊肷浣亲儎虞^大。因此每天的平均可發(fā)電時間實際上只有4個小時左右。為增加受光時間，富田采取了“跟蹤聚光技術(shù)”——跟蹤太陽移動、聚集光線的技術(shù)。
根據(jù)太陽的移動，轉(zhuǎn)動半圓形反射鏡，從而能夠一直照射到較多的陽光。并且，隨著使用反射鏡，模塊也沒有采用板狀，而是制成了聚光效率較高的棒狀?，F(xiàn)在的模塊為“30倍聚光”型，也就是在一個模塊的面積上，可聚集相當(dāng)于30倍面積的陽光，根據(jù)具體用途，還可制成50倍、100倍聚光型。
不過，如果單元溫度太高，便會導(dǎo)致性能下降。例如，結(jié)晶硅的能源轉(zhuǎn)換效率在40℃左右時達到峰值，之后便會迅速下降。因此富田新開發(fā)了第三個關(guān)鍵技術(shù)，就是冷卻技術(shù)。
在管狀容器中央，設(shè)置由受光單元排列組成的棒狀太陽能電池模塊，縫隙中填滿制冷劑。從太陽能電池模塊吸收熱量之后汽化的制冷劑可通過位于管外的冷卻裝置變回液體。
充分利用釋放熱量的構(gòu)思使進一步提高效率得以實現(xiàn)。將能源以熱量的形式提取出來，還具有易于存儲的優(yōu)點。儲存電能需要使用以充電電池為代表的高價蓄電系統(tǒng)，而熱能可以通過制成熱水儲存在水槽中。而且還易于解決能源供應(yīng)不穩(wěn)定這個太陽能發(fā)電所面臨的大課題。
化合物半導(dǎo)體比結(jié)晶硅更耐熱，這一點也有助于實現(xiàn)較好的相容性。例如，磷化銦鎵在120℃范圍內(nèi)性能基本不會下降。因此以供應(yīng)熱水為前提的制冷劑及蓄熱裝置也可以利用。
熱量利用方法，主要有直接使用熱水、制造蒸汽旋轉(zhuǎn)渦輪機進行發(fā)電、使用熱電轉(zhuǎn)換元件轉(zhuǎn)變?yōu)殡娏?、用于熱泵熱水器等。在宮城縣草莓農(nóng)戶進行的實證試驗就是將電力用于農(nóng)用冰箱，熱量用于住宅內(nèi)供暖。
智能太陽能國際2012年度的全球銷售額目標(biāo)為8億日元。并力爭在2013年度達到30億日元。富田說：“我們要充分發(fā)揮新系統(tǒng)耐高溫的優(yōu)勢，向印度、孟加拉共和國及沙特阿拉伯等日照量多的地區(qū)銷售。并且還在研究近期自行開展發(fā)電業(yè)務(wù)”。
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