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SNEC直播:中國科學(xué)院院士褚君浩太陽能光伏技術(shù)發(fā)展趨勢

   2012-05-18 世紀新能源網(wǎng)44220
核心提示:世紀新能源網(wǎng)&PVMate,SNEC《光伏前沿技術(shù)主題論壇》現(xiàn)場直播: 中國科學(xué)院上海物理研究所、中國科學(xué)院院士褚君浩:女士們,先生們,我今天要講的是
世紀新能源網(wǎng)&PVMate,SNEC《光伏前沿技術(shù)主題論壇》現(xiàn)場直播:

中國科學(xué)院上海物理研究所、中國科學(xué)院院士褚君浩:女士們,先生們,我今天要講的是太陽能光伏技術(shù)發(fā)展的若干思考?,F(xiàn)在我們的能源就是核能和太陽能,嚴格來說我們地球上所有的能源要么是核能,要么是太陽能,核能里面我們的核電站資源也有限,聚變將來是非常有前景的,但是很難控制,將來要研究,現(xiàn)在還不能用,接下來就是太陽能了,太陽能,風(fēng)能,水能,生物質(zhì)能,還有化石能源,化石能源是地球上面過去留下的,現(xiàn)在用的差不多,我們現(xiàn)在應(yīng)該用太陽能。

當(dāng)前我們太陽能技術(shù)和太陽能產(chǎn)業(yè)面臨一些問題,我們應(yīng)該注重哪幾個方面呢?我想應(yīng)該是四個方面。一個是拓展應(yīng)用,第二個是提升技術(shù),第三是合理調(diào)整,第四個是有序發(fā)展。

現(xiàn)在我們是太陽能電池的產(chǎn)量世界第一,但是太陽能電池的應(yīng)用中國就很少,這個里面你看一直到2010年,到2011年的數(shù)據(jù),如果說我們拿2010年的數(shù)據(jù)看起來,我們新的裝機容量中國是占全球的3%,累積的裝機容量2.2%,到2011年中國電池產(chǎn)量是23個GW,我們新增的容量有很大的增加,占9.4%,積累起來我們大概是5.3,現(xiàn)在我們的應(yīng)用也在發(fā)展,比如說這個是主題館,世博會的主題館,還有中國館,中國館四分之一的電來自于太陽能電池,特別是虹橋樞紐是6.7個兆瓦,它非常好,現(xiàn)在我們?nèi)プ疖囄蓓斏厦婢褪翘柲艿?,是全球最大的太陽能屋頂,它能夠減排二氧化碳多少多少噸,能夠減少標(biāo)煤多少多少噸。現(xiàn)在太陽能應(yīng)用飛機也可以上去了,去年世博會駕駛員,坐飛機的駕駛員他還到世博會上做報告,還跟大家見面,可以飛十幾個小時,它飛機是跟A340的大小一樣,重量就跟幾部車子的重量差不多,可以連續(xù)飛幾個小時,現(xiàn)在各種各樣的太陽能汽車也出來了,所以說明將來太陽能的技術(shù)還是會非常廣泛的推廣和應(yīng)用。太陽能汽車潛能可以用油,或者鋰電池?,F(xiàn)在風(fēng)光互補發(fā)電系統(tǒng)也在發(fā)展,所以看來這個形勢非常好,但是我們從用戶方面一端來考慮就有一些問題了,如果我們算一瓦14塊錢,包括組件,包括安裝都在里頭,它10塊錢買一瓦,如果這個電池用25年,我現(xiàn)在付了10塊錢,25年如果我買來的是用借來的錢,利息要10%左右,25年以后就是50塊,我們這個一瓦一年是一度電,我們比較合理的算,一瓦大概一度電,25年就是25度電,我們上網(wǎng)電價是一塊錢,也就是說我獲利只有25塊錢,從用戶角度來說,比如說我是醫(yī)院,我是研究所,我是大學(xué),我想建一個電站,我就要這一筆帳,一算算下來不合算,我付出去50塊,我獲利只有25塊,就不合算了,出路就是降低每瓦的成本,現(xiàn)在不斷的發(fā)展,每瓦我們降到10塊以下,第二個降低貸款10%的利率,這個要政府貸款,如果我是醫(yī)院我要做一個太陽能電站,我要從政府貸點款,這個利率不應(yīng)該10%,應(yīng)該降,如果這個錢是我自己已經(jīng)有的錢,當(dāng)然存在銀行利息是比較少的。

第三個就是提高上網(wǎng)電價,我們從這方面看起來前途還是非常有的,因為技術(shù)還在提高,我們還可以降低成本,貸款的利率也是可以浮動的,政府也是可以來,如果我們發(fā)展清潔能源,比如我們酒店,酒店屋頂上面做電池,要我們國家貸款,用這個貸款利息不要10%,8%,或者5%。另外提高上網(wǎng)電價,一塊錢,或者一塊五,如果我們適當(dāng)?shù)恼{(diào)整,從用戶來說這一件事情還是可以做成功的,所以我們前途還是光明的,當(dāng)然現(xiàn)在還有一些問題,比如上海有一個電力大學(xué)教授,這個教授叫趙春江,他家里面做了一個電站,他發(fā)電發(fā)的蠻多了,發(fā)了13000度,自己用了8500個度,因為我們電表只能單項轉(zhuǎn)動,他用不了的電送到網(wǎng)里面電表還是轉(zhuǎn),記者采訪他,他把電送了,他還交了五千塊錢,說明我們的政策還跟不上,這次兩會我送了兩個提案,一個可再生能源要執(zhí)法檢查,一個要修改電力法,主要目的是擴大應(yīng)用,我這兩個意見都是做了一些調(diào)查研究,特別是上海的石燕敏辦公室?guī)臀艺匍_了座談會,好多來自企業(yè)界發(fā)表了意見,我把這些意見匯集起來在人大會上提交了。在今年3月9號采訪了我一下,正好是開人大會的時候,我對能源提了一些看法,總的意思是兩個意思,一個是要擴展應(yīng)用,一個是要提高技術(shù),一個我們太陽能產(chǎn)業(yè)要合理,要有序的發(fā)展,主要是這樣一個意思。

從技術(shù)方面來說,我們現(xiàn)在是兩個方面,一個是提高轉(zhuǎn)換效率,不管它的成本到底怎么樣,第二個是尋找非常低價的材料,低價的方法,先把電池做出來,很便宜的方法,然后再去提高它的效率,所以現(xiàn)在好多研究技術(shù)都在這兩條路上走,當(dāng)然電池分類我們有硅基的,我們有化合物的等,大家都非常了解太陽能電池的分類。

將來不同電池的比例會有調(diào)整,各種不同電池絕對不是第二代取得第一代,第三代取代第二代,不同的電池,新型的電池都會得到很好的發(fā)展,這是一些估計?,F(xiàn)在產(chǎn)業(yè)的效率也在逐漸逐漸提高它們的效率,來接近實驗室的效率。現(xiàn)在理論效率跟實際之間還是有距離的,正因為就距離,在這條曲線上面就是距離大小,上面彎的線是理論效率,下面是實際效率,正因為這樣太陽能技術(shù)還要發(fā)展,還要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,來解決這方面的問題,來提升它的技術(shù)。

具體來說比如硅基的問題,多晶硅,當(dāng)然我們有很多化學(xué)的方法,西門子的方法,各種方法,我們現(xiàn)在物理方法也是一種,這個是在南陽他們一個小組,做出來的效率16%左右,而且是非常理想的物理方法。還有一個小組搞物理跟化學(xué)結(jié)合的方法,它大概是既有物理的方法,但是也有一些聚焦在里面,這樣做出來以后也能夠達到太陽能等級,而且做電池效率也都能夠做到16%左右。成本來算一算,大概一公斤90塊人民幣這樣子,當(dāng)然這個里面其中有一部分錢還是可以節(jié)省下來,現(xiàn)在是四道工藝,每道工藝里面成本還可以再往下降,那是有一定的包容度大概的估算。除了材料以外,電池的效率也在提高,有各種方法,硅電池的效率也在提高,比如馬丁教授也說到過這些硅電池各種方法的提高,另外還可以把凝漿的價格降下來,凝漿在同顆粒里面寶了一層泥就便宜了,造電性非常好,這個專利也有了,因為現(xiàn)在凝漿太貴。另外還有一些方法在硅基電池做一些修飾,比如上面加一些納米的顆粒它效率可以提高50%,從原來的效率14%變成21%了,可以分析它的原因?,F(xiàn)在還有一種想法在硅電池上面,在晶體硅上面做低化鉻電池,變成兩節(jié)電池,效率又提高了,這個理論效率可以到40%,晶體硅上面長低化鉻,這樣變成雙節(jié)電池,里面效率可以到40%,這個都有專利,都有他們的實驗結(jié)果。也就是說我要想辦法把電池的效率提高那成本也就降低了,這個是他們理論的一些結(jié)果。這個是Spectrolab這美國的公司,它的理論可以到40%左右,實驗室大概可以到28%左右,已經(jīng)可以實現(xiàn),我們也在跟他們合作,我們跟他們有一個聯(lián)合實驗,合作做這個事情。

還有一個思路,現(xiàn)在這個鐵電體,現(xiàn)在做的蠻多了,鐵電體也可以形成內(nèi)線電廠,它的特點,因為鐵電體的材料徑帶寬度很大,它對于我們現(xiàn)在太陽能的光也是透明的,所以它也可以覆蓋到硅電池上面去,它如果可以覆蓋到硅電池上面去鐵電體就吸收了紫外光,我們下面的電池還是吸收原來硅電池波段的光,效率也能夠提高,這是關(guān)于鐵電體一些分析,都發(fā)表在國際雜志上,但是這個文章發(fā)表,他們就是研究鐵電體作為太陽能電池的可能性,我們考慮看看能不能一方面發(fā)展它的,另外和我們現(xiàn)在的技術(shù)結(jié)合起來,使它的效率能夠達到更高,這個是一些分析,因為鐵電體也是平行的,也可以是豎直的,看過這個文章我的學(xué)生也做過實驗,看看確實有光伏效應(yīng)在里面。這些文章都是可以去參考參考,他們提出了這些方面的東西,看看他這個東西是不是可以和我們硅電池來一個集成,能夠有一個更好的應(yīng)有。

剛才說硅電池提高它的效率等等,還有其它一些想法,還有在硅電池加一些修飾提高它的效率。第二個就是薄膜電池了,現(xiàn)在現(xiàn)在有973項目,有863項目,有好多地方都在研究,預(yù)計再過一兩年會有一些好的應(yīng)用成果拿出來,多極硅電池的一些設(shè)計研究,也都在發(fā)展,它效率比較高。
另外就是低化鉻電池,效率也很高,根據(jù)它的分析一度電2.5個美分,這個都是非常樂觀的一些估計,也是給我們增加了好多信心?,F(xiàn)在像EPIR可以達到15%的效率,它們也有一些技術(shù)也賣了其它廠家了,這是上海硅電池實驗中心,因為設(shè)備剛剛來,這個設(shè)備是自己做的,是沈陽飛機廠做的設(shè)備,現(xiàn)在在做中間實驗。當(dāng)然也要研究提高轉(zhuǎn)化效率的方法,怎么樣進一步提高它的效率。
另外就是統(tǒng)一加錫電池了,統(tǒng)一加錫非常有前途,但是非常難做,硅最好做,低化鉻第二。而且它生長的時候非常困難,它生長能夠長好它的晶體,它生長條件的窗口非常窄,但是現(xiàn)在還是有好多地方做的很好,比如說效率19.4%,組件的效率可以到16.4,下一個可以用銅銦鎵硒的方式。現(xiàn)在歐美都在拼命發(fā)展薄膜電池,我們有好多新的薄膜電池在發(fā)展,這個都是一些結(jié)果,不同的一些結(jié)果,當(dāng)然它最大的特點可以柔性型的。當(dāng)然這些柔性的CIGS的設(shè)備都有,這個是香港中文大學(xué)用共振的辦法用做CIGS,他們做的在中國最好。還有肖旭東他們做的,但是他的實驗室在香港中文大學(xué)的實驗室,它的設(shè)備就放在這個里面,我跑到里面一看,感覺跑到過去19世紀居里夫人的實驗室,很簡陋的房子,設(shè)備就放在這個里頭,香港中文大學(xué)那個地方,因為那個地方很緊,它又是新提出來的項目,非常艱苦,但是做的很好,到深圳就非常好,深圳建那個實驗室就非常好了。我們也在做不銹鋼堆卷的60厘米寬的,在中試,在做。當(dāng)然銅銦鎵硒材料太貴。我們做了一些理論分析,也在做電池,效率可以做到9%左右,甚至于到10%左右。

最后是鋅電池,可以做成柔性的,可以用炭的納米管,一個光子可以產(chǎn)生兩對光學(xué)電池對,另外一個寬光譜太陽能電池,我吸收不同波段的太陽光,可以做成多極的電池,或者中間帶錫的電池,中間帶錫的電池理論效率63%,這是不同結(jié)果。如果這樣來做,材料成本就比較貴了,所以就要做CPV了,不能用這么大的面積作為材料就很貴,材料做很小,上面做一個透鏡,這樣就聚光,做成聚光太陽能電池,這個青海也有一個示范點。最近效率可以達到43%左右,

還有OPV,很便宜,用有機材料來做,基本上科學(xué)問題,載流值,擴散問題,還有材料問題,都是綜合在一起的,當(dāng)然這個里面我們需要新材料,新概念,還要把化學(xué)物理材料,工程,把它結(jié)合起來,要把微觀的,宏觀的一些現(xiàn)象把它結(jié)合起來,特別是要產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,這個非常重要,尤其是現(xiàn)在產(chǎn)學(xué)研要結(jié)合起來,所以太陽能技術(shù)的發(fā)展前景非常光明,當(dāng)前要促進應(yīng)用,開拓國內(nèi)市場,要提升技術(shù),掌握關(guān)鍵技術(shù),要進行設(shè)備工藝材料的研究,要官產(chǎn)學(xué)研結(jié)合,產(chǎn)學(xué)要提前介入,這是我們兩年前在德國開了一個化學(xué)學(xué)會的會,會議的主題就是用陽光來驅(qū)動世界,這個也是我們各位在座從事這項行業(yè)的目的,把這項產(chǎn)業(yè)把它推向更好的發(fā)展,是解決人類深層可持續(xù)發(fā)展非常重大的問題。

好,謝謝大家。

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