聚光光伏技术通过光学技术将大量光线聚集在小型光伏表面上,从而可以比传统 PV 更高效地发电。CPV 使用的光伏电池是 III -V(三-五)多接面电池而非传统 PV 系统所使用的晶硅电池,从可产生更高的发电效率。为了达到最佳效果,CPV 系统还使用了跟踪器,以不断调整电池跟踪太阳的位置。
CPV 技术和太阳能产业常见问题
CPV and the Solar Industry
CPV 为太阳能产业中的“突破性创新”,可在日照充足的干旱地区应用于公用事业规模项目中,从而取代传统的薄膜和硅基光伏发电以及太阳能聚光光热发电 (CSP) 技术。所有太阳能技术都有与之最匹配的应用。由于 CPV 发电过程中不需要水,可以更有效地使用土地,并可比任何其他太阳能技术在单位面积内产生更多的能源,因此,CPV 是日照充足但土地面积有限的干旱地区的首选。
与传统的 PV 相比,在光照充足的干旱地区,CPV 具有更高的效率,且其整体系统成本更低。
CPV 所需的水更少,而且对土地造成的破坏程度远比 CSP 少。事实上,CPV 在发电过程中不需要水,仅在例行清洁中使用极少量的水。此外,CSP 的设备庞大– 100 兆瓦或更大 – 因此部署时间长,项目审批和集资困难。
在沙漠及类似气候下,CPV 技术的表现优于其他太阳能技术。美国,包括亚利桑那州、加利福尼亚州、内华达州、新墨西哥州和得克萨斯州,以及那些你可能不会想到的地方,CPV 也是很好的选择 – 例如,科罗拉多州和犹他州 – 这些地方全年都拥有充裕的光照。
20 世纪 70 年代以来,全世界已经对 CPV 进行了深入的研究,近年来取得极大的进展,尤其是在提高效率、改进光学技术、增强聚光水平和跟踪系统等领域所取得的进展更大。目前有 100 多家公司提供 CPV 技术,其中大多数公司都自 2005 年以后成立的。
CPV 成本降低的驱动力与其他太阳能技术相比是相同的:效率、容量和可靠性。
CPV 太阳能电池当前的生产效率是 40%,比传统 PV 约 25% 的效率高得多。在容量方面,CPV 系统全天候光照下可比传统固定倾斜式太阳能面板多产生 40% 的能量。该可靠性始终贯穿于 CPV 技术、CPV 系统以及相关的设计和制造公司。根据第三方工程公司对 Amonix 系统的认证,Amonix 系统的使用寿命为 50 年。
Company
Amonix 设计和制造的 CPV 太阳能发电系统在发电过程中不需要水,可以更有效地使用土地,与其他太阳能技术相比,可在单位面积内产生更多的能源。凭借现实 CPV 部署条件下业界最长的跟踪记录,Amonix 当属光照充足的干旱地区安装公用事业规模太阳能发电系统的最佳选择。
Amonix 具有 21 年的业务经验,自 1991 年以来一直部署 CPV 太阳能系统;具有 16 年的现场部署经验,先后开发了七代系统,为 Amonix 赢得了行业中的部署时间最长的记录。
Amonix 的经验、稳定性和可靠的跟踪记录展现了其优于其他竞争对手的巨大优势,因为来自诸如公用事业、独立发电商和其他领域的客户知道 Amonix 拥有强大的管理团队,Amonix 的可靠性高、资金雄厚且将在今后 50 年间具有良好的发展态势。
Amonix 是可靠的选择 – 具有 21 年的业务经验、16 年的现场经验,并先后研发了七代系统。
美国加利福尼亚州海豹滩。
Amonix 的制造部门位于内华达州的北拉斯维加斯,研发部门位于加州的托兰斯。
Amonix 系统可达到 19 兆瓦,比所有 CPV 设备多出 70%。现实条件下,CPV 系统通过了严格的现场测试,获得了专利技术并证实了自身的可靠性。目前,Amonix CPV 系统仍继续以具有竞争性的成本生产千兆瓦时 (GWh) 的可再生清洁太阳能。
美国亚利桑那州、加利福尼亚州、内华达州、科罗拉多州和西班牙等地都部署有 Amonix 系统。目前,我们正在扩大我们的安装范围,并在科罗拉多州的阿拉莫萨建设世界上最大的 CPV 发电设备。
Amonix 的客户是那些希望在光照充足的干旱地区安装公用事业规模太阳能解决方案的公用事业部门、独立发电商 (IPP) 和其他组织。Amonix 的 CPV 技术具有高度可扩展性,可在短期内启动 2 兆瓦的公用事业规模系统。
因为 Amonix 系统使用的 CPV 技术本质上需要更少的水,并且 Amonix 系统的土地使用率比其他太阳能技术更高效。事实上,Amonix CPV 系统在发电过程中不需要水,而仅在清洗和维护时需要极少的水。Amonix CPV 系统在安装时不需要分级或破坏土地,因此使得一地多用成为可能。再者,Amonix 系统全天候不断跟踪太阳,不会遮蔽土地、扰乱动物的生活和计划。
此外,哥伦比亚省大学生命周期分析中心 (LCA) 对 Amonix 7700 系统进行了终生性能研究,发现 Amonix 具有光伏发电产业最少的温室气体 (GHG) 排放量:只有 12 克 CO2-eq./kWh。
Technology
Amonix CPV 系统中使用的多接面太阳能电池外表镀有具有不同带隙的半导体材料涂层。太阳光进入具有最大带隙的半导体层,并继续穿透太阳能电池直到进入一个带隙比自身光子能还要小的半导体层。 因此,多接面太阳能电池具有比单层太阳能电池更高的效率,因为当光子能大于吸收光热的半导体材料的带隙宽度时,不易损失能量。
如同菲涅耳透镜,多接面太阳能电池采用了聚光光学技术,能够以高于 40% 的效率将太阳光转换成电能。随着聚光程度的增加,这种高效率也呈上升趋势,但随着温度的增加反而会减少;Amonix CPV 系统旨在使用被动空气冷却技术最大程度降低太阳能电池的温度。无与伦比的工作性能使得 Amonix 多接面电池技术在 500 倍聚光 CPV 系统中具有较高的成本效率。高效率可抵消额外的冷却费用和维持高倍聚光的双轴跟踪技术成本,此外还具有其它优势。
长期以来,PV 能源行业一直寻求突破硅太阳能电池的效率限制的解决方案,因为若暴露在极端的光照聚光条件下,硅太阳电池会变得非常低效。1989 年,为数百国内公用事业公司服务的研究机构 -- 电力研究所 (EPRI),找到 Amonix,希望 Amonix 可以解决太阳能电池的稳定性问题。Amonix 凭借其在半导体行业具有的丰富背景,成功实现了硅太阳能电池在聚光下的稳定性,并继续钻研,开发了背后连接点接触硅太阳能电池,为 Amonix CPV 系统打下了长期的坚实基础。2005 年,Amonix 开发了世界上最高效的硅太阳能电池(聚光下效率为 27.6%),并率先将其应用到民用行业中,首先应用于工业领域。
Amonix 数年来在硅太阳能电池方面取得成功,开发了多代 Amonix CPV 系统,随后开始将目光投向多接面太阳能电池。Amonix 最初的意图是在恶劣的太空环境中使用多接面电池,2000 年,Amonix 接到在陆地使用聚光光伏系统多接面电池的研究合同后,开始在陆地测试多接面太阳能电池。如今,多接面太阳能电池已达到超过 40% 的陆地应用效率,这是业界最高的效率。用多接面电池取代硅太阳能电池,Amonix CPV 系统实现了最大的能源输出。
Product
Amonix CPV 系统使用折射型菲涅耳透镜将 500 倍的太阳光聚焦到多接面太阳能电池。如今,多接面太阳能电池的生产效率已经超过 40%,这是业界最高的效率,取得这么高的效率的原因是因为这种电池发电时所使用的光谱范围更广。多接面太阳能电池的温度系数比传统的 PV 电池低,这使它们能够在高温条件下仍保持良好的性能。
Amonix 系统可将太阳能电池和菲涅耳透镜调节为一个专有的集成模块设计,即 MegaModule®,该设备由工厂组装并调整尺寸,以节省运输和安装时间。模块安装在一个专用的液压驱动跟踪结构中。Amonix 跟踪系统从黎明到黄昏始终跟踪太阳,将太阳光聚焦在太阳能电池上。这确保了该系统全天生成接近峰值的输出功率,并产生更多的能量,以更好地满足公共事业需求曲线。 Amonix CPV 系统在光照充足地区产生的额定容量比传统固定倾斜式太阳能电池板高出 40%。
Amonix 主要由五部分构成:
• MegaModule® 子系统将太阳能聚集到太阳能电池上,将其转换为电能。其包括菲涅耳透镜和多接面太阳能电池。
• 驱动子系统旋转 MegaModule® 并定位控制其跟踪太阳的方位角和高度角。该驱动系统包括地基、底座、旋转轴头、液压执行器,以及扭力管。
• 液压子系统调整液压执行器的压力,使其移动扭力管和 MegaModules® 系统的方位角和高度角,以便跟踪太阳。该液压系统包括液压阀、蓄能器、泵、水库和压力传感器。
• 跟踪控制子系统监控系统的传感器,计算出所需的动作,并调整液压阀的信号,旋转系统,以跟踪太阳或在遭遇狂风时收起。
• 交流电/直流电控制子系统结合 MegaModules® 和直流电,将其转换为现成的民用逆变器和电网接口所需的交流电。
MegaModule® 子系统可在并网或离网应用中以无人值守的方式运行。夜间,该系统将处于收起状态,而在白天则会自动全天跟踪太阳的轨迹,通常在直射辐照度 (DNI) 超过 400 W/m2 的情况下即可产生电能。
Amonix 系统仅适用于地面水平使用。
Amonix 系统的价格取决于其尺寸和位置。如需更多信息,请联系我们。
Amonix 系统的移动部件很少,因此仅需极少的维护工作,维护工作可在现场完成。典型的例行维护包括液压和间歇性清洗透镜。
不需要辅助冷却系统,如风扇或水。
为了确保最佳操作和可靠性,Amonix 仅出售完整的整合系统。
第三方工程研究已经对 Amonix 系统进行了认证,系统的使用寿命为 50 年。
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04/25/2013Amonix Achieves World Record for PV Module Efficiency in Test at NREL
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02/25/2013Silicon Valley-based Solar Junction signs agreement with Amonix
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12/20/2012The Alamosa Solar Generating Project Powered by Amonix Concentrator Photovoltaic Systems Named a Top Renewable Energy Project of the YearMore Industry Recognition for CPV Technology at Utility Scale
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04/30/2013CPV Intelligence Brief 17-30 April 2013PV-Insider.com
By ksdickson Apr 30, 2013
Amonix converts 36% of direct sunlight into electricityCompanies and organisations mentioned: Amonix, National Renewable Energy Laboratory, SolarJunction, Boeing Spectrolab
CPV Intelligence Brief 17 – 30 April 2013
Amonix converts 36% of direct sunlight into electricity
California-based Amonix, a designer and manufacturer of concentrator photovoltaic (CPV) solar power systems, has converted more than 36% of direct sunlight into electricity.
A module showcasing Amonix’s latest-generation CPV technology has been in outdoor testing from late February to April of this year. During this period, the Amonix module demonstrated a peak operating efficiency of 36.2% measured on March 14, 2013 with a DNI of 876 W/m2, an ambient temperature of 16°C and instantaneous wind speed of 1 m/s, breaking the previous 34.2% peak efficiency set by Amonix in May 2012.
Over the entire testing period, the Amonix module earned a National Renewable Energy Laboratory (NREL) outdoor efficiency rating of 34.9%, a new world record, under international standard operating conditions for concentrator photovoltaics of 900 W/m2, 20°C ambient temperature and 2m/s wind speed, breaking the previous 33.5% rated efficiency record also set by Amonix in May 2012.
The module uses Boeing Spectrolab 40% high efficiency solar cells and Amonix’s proprietary CPV technology to achieve world record performance.
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04/26/2013Amonix Achieves World Record for PV Module Efficiency in Test at NRELThe Wall Street Journal
SEAL BEACH, Calif.--April 26, 2013--
Amonix Inc., the leading designer and manufacturer of concentrator photovoltaic (CPV) solar power systems, announced today that it has successfully converted more than 36% of direct sunlight into electricity. A module showcasing Amonix's latest-generation CPV technology has been in outdoor testing from late February to April of this year. During this period, the Amonix module demonstrated a peak operating efficiency of 36.2% measured on March 14, 2013 with a DNI of 876 W/m(2) , an ambient temperature of 16degC and instantaneous wind speed of 1 m/s, breaking the previous 34.2% peak efficiency set by Amonix in May 2012.
Over the entire testing period, the Amonix module earned a National Renewable Energy Laboratory (NREL) outdoor efficiency rating of 34.9%, a new world record, under international standard operating conditions for concentrator photovoltaics of 900 W/m(2) , 20degC ambient temperature and 2m/s wind speed, breaking the previous 33.5% rated efficiency record also set by Amonix in May 2012. The module uses Boeing Spectrolab 40% high efficiency solar cells and Amonix's proprietary CPV technology to achieve world record performance.
This result continues Amonix's long history of leading the world in solar module efficiency, having been the first to convert over 1/3(rd) of the sun's energy in May 2012, and the first to break 30% module efficiency in 2011.
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02/28/2013Amonix, Solar Junction Plot CPV Efficiency Gains, Lower CostsRenewableEnergyWorld.com
New Hampshire, USA -- The two current record-holders in concentrated solar PV (CPV) cell and module technology hope that combining efforts will boost performance, and lower costs, to finally fulfill CPV's promise of lower levelized cost of electricity (LCOE) compared with other solar technologies.
Last October Solar Junction topped 44 percent efficiency with its multijunction solar cells. Amonix set the top market for a CPV module in May 2012 at 33.5 percent, using ~40 percent efficient cells supplied by Spectrolab. Putting the two together will push the end efficiency significantly higher, they believe, which is the key to reducing total system costs over time. And that is CPV's real selling point over other solar PV technologies: despite higher upfront costs, it makes up for that with lower LCOE over the system's lifetime.
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11/28/2012Western dreams: The Alamosa Solar project, the world's largest CPV plantSolar Server
The Western United States is a big place. The sheer scale of the landscape overwhelms; in many states you can drive hundreds of kilometers in any direction, through prairies, forests, mountains and deserts, without encountering a city.
This land has always attracted ambitious individuals; after the Native Americans came trappers, prospectors for gold and silver, farmers, ranchers, those fleeing religious persecution, and more recently, hippies and entrepreneurs.
In the Western state of Colorado, on the high prairie of the San Luis Valley, facing the wall of the San Juan Mountains, is one of the most ambitious solar projects yet undertaken. Above the rabbitbrush and greasewood are a series of 15 by 21 meter arrays of lenses, rising on hundreds of metal poles like an alien orchard.
This is Cogentrix' Alamosa Solar project, the world's largest concentrating photovoltaic (CPV) project, which we bring you as Solar Server's November 2012 Solar Energy System of the Month.
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11/14/2012Report: CPV could be 30% cheaper than PV by 2016PV Tech
Improved technology and decreasing costs could boost concentrated PV (CPV) installations to 3GW worldwide within four years, according to research.
A report by IMS Research said that advances in CPV technology would drive down costs by 16% annually, prompting an increase in installations from today’s cumulative total of around 160MW to 3GW by 2016.
“With companies such as Solar Junction breaking cell efficiency records and Amonix capable of producing 34.2% efficient commercial modules, and focused on driving down system prices, acceptance of CPV as a utility-scale generation method is predicted to accelerate,” said report co-author and IMS Research Analyst Jemma Davies.
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