凝聚每份太阳光

目前，全球已建有的所有发电设施发电能力的总和是2太瓦。而根据预测，随着能源需求的增长以及电力设备的更新换代，全球电力需求总量到2030年将达到6太瓦。如果我们仍然依赖以矿物燃料为主的发电模式来满足日益增长的电力需求，可能给日趋恶化的生态自然环境和过度开采的自然资源储备带来灭顶之灾。事实上，地球每小时从太阳接收的热量为13.7太瓦。如能有效开发和利用好太阳能这种随处可见的可再生性免费能源，将足以支撑我们每年的能源需求。在目前各种太阳能产品当中，一台台外形酷似望远镜的光伏聚光器（Concentrated Photovoltaics）将极有可能成为解决当前全球性能源危机的杀手锏。

2008年8月，SolFocus公司第一家200kW的发电厂在西班牙Puertollano投产。
公司简介
SolFocus公司（http://www.solfocus.com）位于美国加州山景城（Mountain View），其前身是Gary D.Conley在2000年创立的 H2Go公司。在对可再生能源与氢气理论进行研究过程中，Gary了解到人们对可再生低成本能源技术的迫切需求，开始将光伏聚光技术研究认定为缓解电力危机的一种手段。带着技术成果和可行性测试结果，Gary找到了Steve Horne。两人于2005年11月携手创建SolFocus公司，开始了“白手起家”的创业历程。2006年1月，SolFocus公司搬入著名的帕罗奥多研究中心（Palo Alto Research Center），并与后者建立产权与技术开发战略合作伙伴关系。2006年9月，SolFocus公司在帕罗奥多研究中心完成了第一个完整的光伏聚光方阵安装。目前， SolFocus公司下辖包括SolFocus 欧洲公司（西班牙马德里）、Inspira S.L. （西班牙马德里）与SolFocus Glassworks （美国亚利桑那州）等数家分支机构，为全球范围内推动光伏聚光技术奠定了基础。
自创建伊始，SolFocus公司就将大批量生产低成本、高产出的太阳能系列产品作为技术研究的核心问题。SolFocus公司的聚光产品与技术包括光伏聚光系统、光伏聚光智能跟踪系统、平板光伏智能跟踪系统等，并正向太阳能行业的其它领域延伸。它开发的廉价光伏聚光器等系列产品将带动整个行业可再生太阳能转化成本的减少，使太阳能源首次在没有任何补贴等优惠条件的情况下，与传统燃料在高达数十亿美元市场机会的能源市场展开竞争。

SolFocus 公司计划2008年在加州森尼韦尔(Sunnyvale)市试量生产40，000台光伏聚光器。
技术解读
光伏聚光技术发轫于上世纪70年代，但直到今天才开始将这种技术商业化。作为一种新的太阳能产品，光伏聚光器目前已出现大规模量产与部署的可能性。光伏技术的进步与光学技术的改善前所未有地提高了太阳能转化的效率，推动了光伏聚光时代的来临。光伏聚光技术如果向全球市场推广，可产生上百万千瓦的电量。
在光电效应转换原理方面，光伏聚光技术与传统的光伏发电技术没有本质上的不同。太阳能光伏聚光技术的创新之处在于，通过利用新型的光学系统，使原本大范围内分散的太阳光散发出的热量聚焦到小面积的高效太阳能电池的光敏感面上，构成成本低廉、经久耐用的太阳能发电系统。
SolFocus光伏聚光板由多块主镜和副镜、一款非成像光学元件和一块多结太阳能电池所组成。主镜与副镜将500倍的太阳能热量聚集在光学棒上，由光学棒将太阳光引导到多结太阳能电池。这种太阳能电池不仅具备将光转换成电能的高转换效率（转换效率是普通硅电池的2倍以上。
SolFocus光伏聚光板采用基于镜片的光学折射技术。主镜在吸收太阳光之后，再 将阳光聚拢至副镜，由副镜将光能聚焦到位于光学棒底部的光伏电池。
光伏聚光技术的主要缺陷在于聚光板的仰角。受镜头限制，光伏聚光器与望远镜一样，都只能“看到”一小片天空。面板仰角越狭小，能接收的太阳漫射光就越少，光伏聚光效果也就大打折扣。而对于光伏聚光系统使用的多结太阳能电池来说，当它与太阳所处方向保持成直线时，才能发挥出最佳效率。为达到这一目标，SolFocus 公司在每块聚光板的底部安装了太阳能智能跟踪器，在对太阳的运行轨迹开展全天候精确追踪的基础上，将聚光板的仰角不断地进行调整。对于3倍以上的光伏聚光系统，可选择使用单轴或双轴的智能跟踪器。而20 倍以上的光伏聚光系统只能安装双轴智能跟踪器。这是因为随着聚焦倍数的提高，对跟踪精确度的要求也不断提高。


在收聚太阳能的过程中，光伏聚光板的仰角与其工作效率密切相关。
为保证最佳的弯曲度、指向精确度和跟踪范围，SolFocus公司在跟踪器的心脏部位安置了SunDog®控制器。该控制器使用基于星历表的开环跟踪方法，能达到0.1°的指向精确度，并且安装有管理系统运行和校准指向精确度的监视软件。
技术应用分析
SolFocus公司针对光伏聚光技术的尝试与革新，解决了早期光伏聚光技术方案中的安全性、可靠性、 成本节约和量产等方面的技术难题，具有成本低廉、转换效率高、经久耐用等优点，为其在短期内投入大规模量产与部署奠定了基础。目前，SolFocus公司已将其太阳能聚光技术的应用方向瞄准在分布式发电、商业建筑屋顶等领域。2008年8月，SolFocus公司在西班牙Puertollano的第一家200千瓦的发电厂进入投产。该公司还计划于西班牙 Almogera建立第二家300千瓦的太阳能发电厂。此外，SolFocus公司还有在南欧和美国西南部地区兴建发电厂的计划。
首先，太阳能材料的大幅减少与发电成本的降低，为SolFocus光伏聚光技术产品成本优势的保持提供保障。
在光伏聚光板的各组成元件当中，最有“价值”的部位莫过于太阳能电池。太阳能电池原材料不仅价格昂贵，而且经常受到供货量的限制。因此，只要太阳能电池原材料的应用面积得到节省，整个太阳能光伏聚光器的成本就能降低。SolFocus光伏聚光板超过95％的部分以普通的铝和玻璃原材料所构成，所使用的活性材料仅为标准太阳能面板的千分之一。铝和玻璃等材料不仅价格低廉，而且容易得到。此外，折射聚光设计作用下的太阳能电池所转化的电能，是同类太阳能电池单独使用状态下的数百倍以上，这大大降低了单位电量的产生成本。
其次，高效能多结太阳能电池与光伏聚光技术的结合，保证了光伏聚光系统的高效光电转换效率。
光伏聚光技术，尤其是高聚焦光伏聚光板使用的太阳能电池，有别于传统光伏技术中的硅结晶电池。这种原本设计用于太空装置的多结太阳能电池，现在开始进入地面太阳能开发系统，并成为光伏聚光技术发展的助推器。SolFocus光伏聚光板中使用的多结太阳能电池具备最高水平的光电转化效率。当前，普通硅电池的光电转化效率在13-18%，而多结太阳能电池为35%，在几年后预计能达到45%。这种电池的应用，保证了SolFocu光伏聚光技术的光电转化效率远高于普通光伏技术。随着电池技术的发展，多结太阳能电池转换效率还将继续得到提高，SolFocus光伏聚光技术的发展空间也将进一步拓展。
最后，SolFocus光伏聚光系统具有经久耐用、性能稳定等优点。
铝和玻璃是SolFocus光伏聚光板的主要制作材料，除成本低廉、容易得到外，还具有户外耐用性强的特征。它所采取的流线化设计，保护了机器的关键部件不受环境的侵蚀。SolFocus公司使用的多结太阳能电池除了具有高水平的光电转化效率，与硅电池、薄膜太阳能电池相比，还具有不受高温影响的好处。太阳能智能跟踪系统设计与光伏聚光板的组合，能避免仪器受到强风、酷热以及其他恶劣气候的冲击，使得SolFocus光伏聚光系统的高发电量与稳定性达到了最优化。