高倍聚光光伏（HCPV）的基本原理是利用相对廉价的聚光光学系统（聚光比在300~1000之间）来替代昂贵但是高效率的III-V族半导体材料的多结芯片（如三结GaInP/InGaAs/Ge），使得它在发电度电成本上与光热技术和通常的平板（晶硅）系统具有竞争力。

传统的光伏 (PV) 太阳能电池吸收阳光并排出电能。太阳发出的光粒子（光子）穿过太空，穿过地球大气层，然后撞击太阳能电池板。一些光子被面板反射掉并丢失。它们中的大部分被面板的原子吸收，然后释放电子。太阳能电池的电气设计收集这些电子并将它们作为电流导出。进一步的电气设备将这种低压直流电 (DC) 转换为高压交流电 (AC) 以通过输电线路传输。

聚光太阳能热 (CST) 发电厂不直接将太阳能光子交换为电子。他们收集光子并用它们加热水，从而带动蒸汽轮机运转，进而带动发电机运转。这与核裂变和化石燃料发电厂发电的方式相同——区别在于铀、煤或天然气被太阳光线的热量所取代。

高倍聚光特别适合于在阳光充足的地区，直射阳光DNI > 2000 kWh/㎡/a（或DNI > 5.5 kWh/㎡/day），建设大型发电项目。高倍聚光的设计多样，但绝大多数采用基于菲涅耳透镜（不是普通放大镜）的透射点聚焦系统。为了降低成本和热管理要求，一些公司已经采用更小的芯片和更高的聚光比。几乎所有的高倍聚光（HCPV）公司都采用了500倍或1000倍的聚光比。

发展历史与困境

高倍聚光的芯片、模组和系统已经研发了几十年，最早的聚光系统样机出现在上个世纪60年代，准确的说聚光光伏并不是一个新近才出现的光伏技术路线，但其真正进入市场是在2000年代中期。

最近几年，在全世界晶硅（多晶硅和单晶硅）大规模扩充产能和技术工艺进步导致平板晶硅太阳能系统成本和价格急剧下降的大背景下，聚光光伏（地面高倍聚光）在太阳能发电市场上的推广应用被迅速抑制，一系列的破产倒闭和重组事件，也给这个光伏细分行业蒙上了重重阴影。

2012年，Amon ix公司——现在改为Arzon Solar, 关闭了美国拉斯维加斯的150MW工厂；

2013年，SolFocus公司——一家提供反射式聚光系统的公司，陷于破产清算；

2014年：Soitec 公司放弃了在美国加州的一个150MW项目，原因是开发商希望改为安装平板晶硅系统；

澳大利亚的Solar System公司——现在叫Silex，直接叫停了在澳大利亚的100MW安装计划；

中国的一些主流高倍聚光公司，也选择了退出或转型，包括上市公司三安光电股份（日芯公司）

可喜的是，作为一种研发历史悠久并有着多年现场数据的发电项目经验，以及在太空上成熟应用的技术，高倍聚光以其技术和性能的优越性并没有完全被放弃，一些公司和研究机构在聚光芯片效率上每年都取得新进展，模组和系统的标准也已经制定或正在制定之中，大型聚光发电项目安装还在继续，不断在提供和累积现场数据，为这个行业带来希望的亮光。

未来前景如何？

与传统光伏太阳能电池技术相比，太阳能热集中提供了一项主要优势：可调度性。正确配置的CST工厂可以将熔盐加热到1000华氏度以上，从而储存大量的热能。然后将液态盐泵入一个储罐，充当一种电池。当阳光不可用时（大约一半的时间），这些储存的阳光能量可以从水箱中抽出，并用于为涡轮发电机提供动力，以在夜间按需供电。

目前，全球安装的 CST 发电量相对较低。虽然该技术已经制定了推进它的相关计划，但目前成本太高，无法与标准光伏电池竞争。许多国家，包括以色列、阿拉伯联合酋长国、摩洛哥、中国、智利、西班牙和印度，都建造了巨大的电力塔装置。

虽然集中式太阳能热发电的成本越来越低，但光伏电池的成本也在迅速下降。这种能源的未来很可能取决于其可调度电力的储能能力的持续发展，这需要填补不一致的风力涡轮机和光伏太阳能发电厂。

现在储存能量的选择非常有限。锂离子技术有许多缺点，阻碍了各国使用电池供电。就像笔记本电脑中的电池一样，它们很昂贵，随着时间的推移会急剧退化，并且容易着火。全球生产能力太小，无法完成这项任务，而掌握全球半数锂矿的中国主导了锂离子电池市场，占了全球六成以上的产能。

根据美国能源局发布的由FCAB联邦先进电池联盟制定的美国锂电池2020-2025年国家蓝图，概述了目前美国在当前新能源行业所处的地位，以及如何提高美国国内单独制造锂离子电池的计划。

该报吿指出，锂电行业目前似乎正处于临界点，自2010年以来锂电成本下降了近90%，而且正在影响全球运输市场，并有可能在未来几十年重塑全球行业。预计到2025年，中国锂电产能将达到1811GWh，占全球份额的73%。

得益于我们在劳动力方面的优势，这使得中国能够主导许多制造业。除此之外，中国的锂储量和产量也远远超过美国。2018年，中国锂产量为8000吨，在所有国家中排名第三，是美国的近10倍。2018年中国锂储量为100万吨，几乎是美国的30倍。

未来趋势表明，锂离子电池将在运输和重型设备领域取代更多的铅酸电池。向锂电池的转变带来了许多新的挑战和机遇，而中国正在将另一个清洁能源制造机会握在手中。

聚光太阳能热技术简单而干净，相关设计还在改进中。对比太阳能，聚光太阳能热技术不仅可以在白天利用光子发电，在夜晚也能有效地储存阳光以进行夜间电力调度。尽管如此，聚光太阳能热技术由于成本太高的问题，在能源市场上的份额并不大，只有一些创新公司在跟进。那么，你认为聚光太阳能热技术和太阳能技术，哪个会在将来主导全球能源行业呢？

文章来源： 建环视界，柯普君