9、太阳能聚光器与空间太阳能电池系统：原理、应用与未来展望

太阳能聚光器与空间太阳能电池系统：原理、应用与未来展望

1 聚光器系统概述

聚光器系统旨在结合太阳能电池与聚光技术，降低发电成本。一方面，用较便宜的聚光器替代昂贵的太阳能电池面积，降低电池成本在总成本中的占比；另一方面，使高效但昂贵的新一代太阳能电池能进入商业应用。聚光系统发电成本公式为：
[
C_{kWh}(A) = \frac{Array + Cell \cdot X}{Collected\ energy \cdot \eta_{op} \cdot \eta_{cell} \cdot PR} \cdot Return\ rate
]
其中各参数含义如下：
|参数|含义|
| ---- | ---- |
|Array|光学元件、跟踪结构、散热器和驱动控制系统每平方米成本|
|Cell|电池每平方米成本|
|X|几何聚光比（聚光器面积与太阳能电池面积之比）|
|Collected energy|聚光器光学元件接收到的直接辐射（kWh/m² 每年）|
|$\eta_{op}$|聚光器光学效率|
|$\eta_{cell}$|标准测试条件下电池效率|
|PR|性能比，通常为 0.70，包含所有系统平衡（BOS）损失|
|Return rate|20 年总投资的年金（欧洲通常为每年 6%）|

从公式可知，随着聚光水平提高，电池成本贡献降低，而效率是降低成本的关键因素。不同系统各参数典型值如下表所示：
|系统聚光水平|太阳能电池类型|聚光器成本（欧元/m²）|电池成本（欧元/m²）|X|$\eta_{op}$（%）|$\eta_{cell}$（STC）|