一切都是为了钱。 为什么看似伟大的技术解决方案有时会失败

在我年轻的时候，我曾经相信仅凭科学就能解决任何技术挑战——而且无论哪种解决方案在技术上是最好的，都会胜出。 在行业工作了几年后，我才意识到经济、市场力量和竞争如何发挥同等重要（有时甚至更大）的作用。 我了解到，在纸面上看起来很棒的技术解决方案可能会因实际困难和时机不佳而被拖累。

因此，对于任何开发新技术的人来说，重要的是要在项目上设置审查点，持续评估市场和竞争，并定期以冷静和平衡的方式查看您的技术的准备情况。 我能想到许多没有按预期实现的技术。 但在这里，我将探索“太阳能聚光器”光伏 (CPV)——使用透镜或曲面镜发电的设备 将阳光聚焦到微小的太阳能电池上.

我想起了这个话题 写世界上最高效的太阳能电池，于 2019 年在美国国家可再生能源实验室开发。 它是一种 CPV 设备，当被 47.1 个太阳照亮时，效率达到创纪录的 143%。 从表面上看，考虑到当今的硅光伏 (PV) 平板的效率仅为 22%，该设备听起来很惊人。

为什么曾经被吹捧为下一件大事的聚光光伏发电却半途而废？

当然，大多数 CPV 安装看起来令人印象深刻且充满未来感，但平板硅 PV 的价格已大幅下跌，以至于自 2017 年以来部署 CPV 的尝试几乎停止（即使对它们的研究仍在继续）。 这就是曾经被吹捧为下一件大事的 CPV 被淘汰的原因吗？

市场力量

在中东石油禁运的冲击之后，对 CPV 的研究始于 1970 世纪 XNUMX 年代中期 (编。 光伏。 水库。 应用程序。 8 93）. 大多数工作在新墨西哥州的桑迪亚国家实验室进行，第一个系统由一个丙烯酸菲涅耳透镜组成，可将阳光聚焦到硅光伏电池上。 电池用水冷却，以防止它们升温和失去效率； 他们还使用了跟踪系统，因此他们始终面向太阳。

其他公司迅速尝试，从摩托罗拉和波音到通用电气和 RCA，每个人都开发了 CPV 系统。 从这项早期工作中出现了几个成功的大型示范项目，特别是沙特阿拉伯的 350 kW Soleras 项目和德克萨斯州奥斯汀的 300 kW Entech 系统。 前者从 1981 年开始连续运行超过 15 年，为 CPV 的实用性和运营成本提供了宝贵的见解。

然而，在 1980 年代初期，随着能源危机的紧迫性过去，工作停滞了。 随着石油和天然气的储量远超预期，这些燃料的成本直线下降。 因此，一旦用于 CPV 的美国联邦资金变得稀缺，大多数参与者就退出了。 研究缩减了，尽管有少数献身精神的人继续追求梦想。

人们很容易将对 CPV 失去兴趣归咎于低天然气价格或缺乏政治意愿。 但最大的问题是 CPV 系统卖不出去。 相比之下，普通的平面硅太阳能光伏板有数百种应用，从导航到电信。 它们非常可靠，没有活动部件，几乎不需要维护。

太阳能光伏发电对发展中国家的人们特别有用，他们现在使用太阳能光伏发电来照明、制冷和抽水——尤其是在没有其他能源的偏远地区。 简而言之，这些应用都不是特别适合 CPV，CPV 仅对大于 100 kW 的装置具有成本效益。

新的曙光？

随着 2000 年代初期高效“串联”多结 CPV 的发展，CPV 市场确实有所改善，这种 CPV 将硅与 III-V 族半导体（例如砷化镓）结合在一起。 事实上，自 2010 年以来，许多兆瓦级 CPV 项目已在世界各地使用此类设备投入使用。 现代商业系统的效率高达 42%，国际能源署认为，到 50 年代中期，这一效率可能会上升到 2020%。

然而，即使是这些卓越的 CPV 也不是完美的，需要主动跟踪系统以便它们始终面向太阳以及特殊冷却。 这为额外的效率增加了很多复杂性。 更重要的是，电池在朦胧或污染的条件下无法正常工作，因为光谱与光谱“调谐”电池不匹配。 阴天是另一个问题，因为阳光不够集中。

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多结点光伏系统的这些局限性降低了它们的功率输出，并以更高的资本成本和维护费用影响经济性。 很难看出他们如何改进太阳能光伏板，根据 82 年至 2010 年，太阳能光伏板的价格下降了 2019% 国际可再生​​能源机构.

平板太阳能光伏成本的下降主要是由规模经济推动的，但中国政府也发挥了作用。 通过大力补贴其太阳能光伏产业， 有些人争论了 中国已经能够以低于制造和运输成本的价格在美国和欧洲销售太阳能电池板。 这种被称为“倾销”的做法驱逐了竞争对手，并让中国供应商垄断了市场。

由于经济现在如此强烈地支持平板太阳能光伏，CPV 行业的近期前景已经黯淡。 几家最大的 CPV 制造工厂已经关闭运营，包括 Suncore、Soitec、Amonix 和 SolFocus。 平板太阳能 PV 尽管效率较低，但由于简单的经济性而赢得了胜利。

然而，一切并没有丢失。 也许太阳能聚光器技术的第二个黄金时代即将到来，利用集中的能量来加热液体，在没有阳光照射时将储存的热量转化为电能。 我将在下个月讨论这个令人着迷的可能性。

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• Sumber: https://physicsworld.com/a/its-all-about-the-money-why-seemingly-great-technological-solutions-can-sometimes-fail/