光伏和光熱是太陽能直接利用兩條不同的技術(shù)路線。光伏產(chǎn)業(yè)將晶硅電池定義為第一代技術(shù)，薄膜電池為第二代，聚光光伏(CPV concentrated photovoltaics )為第三代。將聚光光伏及光熱技術(shù)結(jié)合起來的CPVT ( concentrated photovoltaics and thermal )技術(shù)則可以進(jìn)一步大幅提高太陽能綜合利用效率。太陽能輔助熱泵可以在其中發(fā)揮重要作用。

聚光光伏(CPV)是指將匯聚后的太陽光通過高轉(zhuǎn)化效率的光伏電池直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。聚光光伏的效率可高達(dá)27%-30%，是光伏的兩倍。由于其轉(zhuǎn)換效率高，是建造大型電源理想的太陽能發(fā)電技術(shù)。然而，CPV的發(fā)展與普及遇到一系列技術(shù)瓶頸，最主要的問題是如何解決散熱。

太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率與溫度成反比。溫度越高硅電池的輸出功率越低，溫度每增加1℃，效率大約下降0.4%。硅電池正常的工作溫度在-45℃—80℃之間。夏日中午硅電池板通常會(huì)達(dá)到甚至超過正常工作溫度范圍的上限，導(dǎo)致太陽能電池組件(包括蓄電池)的效率降低。

聚光光伏的太陽光能密度是光伏的幾倍、幾十倍以致上千倍。光能除部分轉(zhuǎn)化為電能之外，大部分為熱能。超高溫度對(duì)光伏組件的效率產(chǎn)生嚴(yán)重影響，因此，聚光光伏必須有效解決光伏組件的散熱問題。散熱技術(shù)和方法有很多種，例如風(fēng)冷、水冷、微通道、射流、熱管等等。然而，無論采用上述哪項(xiàng)技術(shù)和方法都存在成本增加的問題。有沒有一種技術(shù)既可以滿足為光伏組件降溫，又可以有效利用太陽光熱發(fā)電，成倍提高太陽能利用效率的技術(shù)呢?

我們稱之為“自由能源”技術(shù)之一的太陽能輔助熱泵可以以最少的能量投入來為光伏組件提供冷源。太陽能輔助熱泵實(shí)際是將太陽能集熱器與熱泵的蒸發(fā)器整合成一體，通過提高熱泵工作溫度進(jìn)而提高熱泵綜合效率。熱泵是一個(gè)特殊的裝置，它的運(yùn)行過程不是能量轉(zhuǎn)換，而是能量搬運(yùn)，即它可以利用環(huán)境能量。環(huán)境溫度越高其綜合能效比越高，制熱和制冷效率越高。例如熱泵在環(huán)境溫度20℃時(shí)COP為5,環(huán)境溫度31℃時(shí)可達(dá)到7。

我們可以將硅電池背板作為太陽能集熱器，當(dāng)硅電池背板溫度達(dá)到80℃時(shí)，熱泵的COP超過10，冷凝端釋放的溫度可達(dá)90℃。這意味著熱泵只要投入1份能量就可以獲得10份的制熱量以及8.5份的制冷量(制熱量通常是制冷量的115%-130%，超出100%部分為壓縮機(jī)耗能放熱)。若采用低沸點(diǎn)有機(jī)工質(zhì)CO2作為介質(zhì)，以熱泵冷凝端釋放的90℃高溫為高溫?zé)嵩础h(huán)境溫度20℃為低溫?zé)嵩?，有機(jī)郎肯循環(huán)低溫發(fā)電機(jī)組熱機(jī)輸出的理論效率為22.3%，實(shí)際效率約為11%。

太陽能輔助熱泵作為冷源不僅可以解決聚光光伏硅電池的散熱問題，提高光電轉(zhuǎn)換效率，而且可以利用聚光光伏硅電池吸收的高溫?zé)崮茏鳛槠涔ぷ鳠嵩?，輸?1%的功，將光伏和光熱技術(shù)結(jié)合起來，取得事半功倍的效果。