鋰電世界  光伏產(chǎn)業(yè)調(diào)研組

    調(diào)研組：第三代光伏發(fā)電技術(shù)和第一代、第二代有什么不同？

    何祚庥：第一代、第二代光伏發(fā)電技術(shù)都是用半導(dǎo)體技術(shù)。第一代指的是晶體硅光伏發(fā)電，分為單晶硅和多晶硅，現(xiàn)在用得非常普遍，我們國家在這個市場占有很大份額。第二代指的是品種繁多的薄膜電池，優(yōu)點是材料用量少，最大的缺點是光電轉(zhuǎn)化率只有晶體硅的一半。主要品種有：非晶、納米晶、微晶等硅薄膜；銅銦鎵硒組成的薄膜；碲化鎘薄膜；銅鋅硒硫錫組成的薄膜；新出來的一個品種，是砷化鎵薄膜電池，據(jù)報道，其轉(zhuǎn)化率已高達28.2%。我個人認為，這將是諸多薄膜電池中，最有發(fā)展前景的品種。

    第三代光伏發(fā)電技術(shù)，核心是引入了現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)，從半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)向了現(xiàn)代光學(xué)技術(shù)，這是光伏產(chǎn)業(yè)未來的發(fā)展方向。這里的核心技術(shù)是聚光。根據(jù)愛因斯坦的光電定律，發(fā)電量和光的強度成正比，聚光可以多發(fā)電。關(guān)鍵是要非常均勻地聚光，因為如果不均勻的話，設(shè)備會按照最弱的部分來發(fā)電。均勻聚光，是近幾年發(fā)展起來的新技術(shù)，叫無光像自適應(yīng)光學(xué)，技術(shù)含量非常高。通過這樣的聚光，可以大大提高電池的轉(zhuǎn)化率。例如，單晶硅的理論轉(zhuǎn)化率是28%，現(xiàn)在產(chǎn)業(yè)化已經(jīng)做到了25%，但如果引入現(xiàn)代光學(xué)，通過聚光可以用一塊單晶硅電池片發(fā)出“多倍”的電量。

    再有就是跟蹤技術(shù)，就是跟蹤太陽，適應(yīng)太陽光在空中不斷移動。這是現(xiàn)代天文望遠鏡已經(jīng)解決的問題。因為地球繞太陽的公式已經(jīng)高度精確了，把地球繞太陽的公式帶到一個芯片里，可以實現(xiàn)一直跟蹤。

    另外，還有高效的聚光電池技術(shù)。轉(zhuǎn)化效率第一位的是砷化鎵光電池，國外有一些研究。但砷化鎵的市場價格太貴，必須高倍聚光才有經(jīng)濟效益。居第二位是硅基光電池，中科院采用的就是這個類型。我們實驗用的N型晶體硅電池轉(zhuǎn)化效率是22.5%，通過6倍聚光以后，一塊電池的光電轉(zhuǎn)化率增加到24.5%，實際產(chǎn)出的電量是6×24.5%=135%。

    為什么要發(fā)展第三代

    光伏發(fā)電技術(shù)

    調(diào)研組：我們調(diào)研了解到，我國在第一代光伏發(fā)電方面居世界領(lǐng)先地位。第二代光伏發(fā)電技術(shù)，也就是薄膜技術(shù)，國內(nèi)還處于開發(fā)研制階段，產(chǎn)業(yè)化成功的很少。您現(xiàn)在建議抓緊開發(fā)第三代光伏發(fā)電技術(shù)，這基于什么考慮？

    何祚庥：我們過去在有關(guān)太陽能光伏電池的思維模式中，眼睛只看到半導(dǎo)體技術(shù)。現(xiàn)在因為要進一步提高光伏電池的單位面積發(fā)電量，于是人們從半導(dǎo)體技術(shù)轉(zhuǎn)向了現(xiàn)代光學(xué)，希望通過跟蹤、聚光的技術(shù)，用成本較低廉的光學(xué)聚光元件，取代和減少使用成本更為昂貴的半導(dǎo)體材料。

    第三代光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展起來后，可以比較容易地解決平價上網(wǎng)問題，因為成本更低，轉(zhuǎn)化率更高。這里的聚光，不是用單晶硅、多晶硅多接收光，而是用鏡子、反射鏡或者透射鏡把光聚攏起來，聚到某一塊光電池上面，使發(fā)電量增加。這個技術(shù)從原則上講，比半導(dǎo)體技術(shù)可以做到便宜得多。

    更重要的是，這涉及戰(zhàn)略選擇。發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，有一個占領(lǐng)技術(shù)制高點的問題，如果你占領(lǐng)的是低點，肯定發(fā)展不起來。什么叫戰(zhàn)略性，就是全局性的；什么叫新興的，就是可以發(fā)展的。如果占領(lǐng)的不是制高點，就發(fā)展不起來，不能把一個小山頭當做珠穆朗瑪山。

    我認為，發(fā)展光伏產(chǎn)業(yè)，第三代光伏發(fā)電技術(shù)是制高點，所以一定要高度重視，抓緊發(fā)展。

    如何發(fā)展第三代

    光伏發(fā)電技術(shù)

    調(diào)研組：國際上第三代光伏發(fā)電技術(shù)發(fā)展狀況如何？我國應(yīng)該走怎樣的發(fā)展路徑？

    何祚庥：中國科學(xué)院科學(xué)家開發(fā)、研究的第三代光伏發(fā)電技術(shù)，可以描述為“跟蹤+低倍聚光+高效硅基聚光電池”。就是說，我們選擇了低倍聚光的技術(shù)線路。我覺得，這是很好的突破口，符合中國的實際，有光明的前景。

    國際上有幾家大的機構(gòu)專門在研究第三代光伏發(fā)電技術(shù)，他們走的是“跟蹤+高倍聚光+高效砷化鎵聚光電池”的技術(shù)路線。他們使用砷化鎵薄膜電池，走的是高倍聚光的技術(shù)線路。砷化鎵的轉(zhuǎn)化率非常高，能到40%多，但是砷化鎵的市場價格太貴，一小塊價格是多晶硅的兩百倍、三百倍，必須用高倍聚光才有經(jīng)濟效益。高倍聚光至少得400倍，甚至上千倍。高倍聚光技術(shù)難點不少，尤其是散熱和抗風。另外砷化鎵有個大問題，原料比較少，規(guī)模做得很大的話，原料上會是個大問題。

    我們采用的是晶體硅，原料充足。這條技術(shù)路線的一個好處，就是不會完全破壞國內(nèi)的單晶硅、多晶硅的生產(chǎn)體系。特別值得一提的是，這種低倍聚光加跟蹤的光伏發(fā)電技術(shù)，非常易于在水面實現(xiàn)“太陽能睡蓮”。最大優(yōu)點是，聚光漏斗常年浸在水中，極易散去聚光時產(chǎn)生的巨大熱量，解決了散熱的問題，同時又可以增加約10%至20%的發(fā)電量。

    調(diào)研組：您認為在哪些區(qū)域推廣第三代光伏發(fā)電技術(shù)更加合適？

    何祚庥：從我個人看的話，光伏發(fā)電的發(fā)展方向主要應(yīng)該在缺電的地區(qū)做。西北地區(qū)太陽能資源好，但是把電送到用電中心，投資大，損耗大。

    缺電地區(qū)的太陽能資源不好，比如南方老下雨，在這些地方做光伏發(fā)電，需要把成本做得更低一點，如果第三代光伏發(fā)電技術(shù)成本能夠下降到五毛錢一度電、四毛錢一度電、三毛錢一度電，南方很多地方就可以做。在經(jīng)濟發(fā)達地區(qū)發(fā)展光伏發(fā)電還有個好處，白天用電時的電價很高，太陽能發(fā)電正好是白天，可以補充高峰時期的用電。我個人覺得搞太陽能發(fā)電，眼睛不要只看到西北，也要看到華東、華北、華南，那里的太陽能資源比起西北是差一點，但是輸電的問題簡單多了。不過前提是必須做到降低成本，提高轉(zhuǎn)化率，能夠?qū)崿F(xiàn)平價上網(wǎng)。

    目前存在哪些問題

    調(diào)研組：第三代光伏發(fā)電技術(shù)，有沒有示范工程？應(yīng)該如何盡快發(fā)展？

    何祚庥：這個技術(shù)在中國已經(jīng)有運用，我們在甘肅省武威地區(qū)建成一個“4倍聚光+轉(zhuǎn)盤式跟蹤”的1兆瓦光伏電站，已經(jīng)運行了2年。2011年9月，我們在內(nèi)蒙古多倫地區(qū)建設(shè)一組示范電站，這個電站光伏系統(tǒng)每瓦峰值功率售價下降到了1.6萬元/千瓦，已經(jīng)接近《“十二五”太陽能光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出的2015年光伏系統(tǒng)成本下降到1.5萬元/千瓦的目標，按10年回收期計算的發(fā)電成本，可以下降到0.7元/千瓦時。因為單位面積的發(fā)電量高，還可以節(jié)約大量的土地。

    但就產(chǎn)業(yè)化來講，目前困難很大。技術(shù)一定要產(chǎn)業(yè)化，不過產(chǎn)業(yè)化不可能一下子做成大規(guī)模產(chǎn)業(yè)，需要中間試驗。但是到了中試階段，就沒有人給錢了。如果和企業(yè)合作，就牽扯到知識產(chǎn)權(quán)。在企業(yè)里做中試，需要很好地解決科技界和產(chǎn)業(yè)界間利益分配的問題。

    調(diào)研組：您認為國家應(yīng)該發(fā)揮什么樣的作用？

    何祚庥：大的戰(zhàn)略性問題，沒有頂層設(shè)計根本不行。要占領(lǐng)戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的制高點，僅靠企業(yè)和科學(xué)家不行，必須依靠國家來推動。

    小的東西可以放到企業(yè)，比如說電動自行車，是中國人創(chuàng)造出的新的產(chǎn)業(yè)，技術(shù)和產(chǎn)業(yè)都是中國人創(chuàng)造的。現(xiàn)在國內(nèi)電動自行車已經(jīng)有1.6億輛的保有量了，不聲不響一個產(chǎn)業(yè)出來了。電動自行車有高科技的含量，但分量比較小，企業(yè)能搞。我們現(xiàn)在講的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)都是影響全局的問題，需要從國家層面來很好地規(guī)劃、很好地設(shè)計。離開國家行為是不行的。