封面故事:光伏时代(一)—— 站在巨人的肩膀上

来源:光能发布时间:2009-12-31 00:00:00

一直想简单地写写并描述下光伏行业的发展史,这部历史伴随着人类对科技文明的渴求和对环境与自然的思考,其中也不乏混乱与退步。但我觉得,太阳能、风能等可再生能源将是未来可能出现的 “黑暗时代” 的希望之光。(目前似乎除了可控核聚变的研究之外,我们再也看不到除可再生能源外其它的出路。)因此我希望通过我的一点微薄见解和前人的辛勤工作,抛砖引玉,由于时间和知识所限,必然有所遗漏,恳请各位来电来函指正,希望以此为契机,能够帮助我们追思前人工作,也为后人提供一个参考的资料。

由于篇幅有限,很多成就卓越的科学家、企业家的事迹不能一一叙述,只选取与光伏有关部分。

古希腊人把人类的时代分为黄金时代、白银时代、青铜时代、英雄时代与黑铁时代,本文也借鉴这个模式,但却是从后往前推,从黑铁时代一直到黄金时代,因为,我相信,人类的好日子,还长着呢。

—— 曹宇,写于光伏业一百七十周年(1839-2009)

黑铁时代 —— 蒙昧期

DNA 的胜利

19 岁的时候,比尔・盖茨的微软才刚刚起步;巴菲特还在攻读经济学士学位,一年后他将被哈佛拒之门外而考入哥伦比亚大学;而我,正在学校里忙着讨女朋友也是现在妻子的欢心。可是亚历山大・爱德蒙・贝克勒尔(A・E・Becquerel)同学已经在父亲的实验室中用氧化铜的电解液实验时发现了光伏效应,并发布在自己的报告中了。

贝克勒尔家族是科学界历史悠久、获得无数荣誉的战斗集体,地地道道的豪门。亚历山大的父亲塞萨尔是电化学专家,也为电解提纯理论做出重要贡献;第三代安东尼与居里夫妇共同于 1903 年获得诺贝尔奖;第四代让・贝克勒尔则专攻晶体的光学与磁特性。四代人均在法国国立自然历史博物馆中占有一席之地。

“Photon” 一词来源于希腊语 “phos” 意即 “光”。贝克勒尔的报告获得了广泛的关注,但不幸的是,仅仅是关注而已,这项发现超越了他所处的时代,缺乏配套技术与设备,也没有强烈的清洁能源需求,被普遍认为是非常有趣但没有实际应用,缺乏商业化普及的条件。

1989 年,为了纪念他的发现 150 周年,欧洲设立了 “贝克勒尔” 奖,投予在光伏领域做出突出贡献的科学家,也被誉为光伏业的 “奥斯卡”。

最伟大的管道工

在沉寂了 34 年后,我们终于等到了历史上最伟大的管道工出场。威洛比・史密斯是英国体面的电气工程师,从事水下电缆开发。1873 年,他为测试电路选用硒材料,意外发现硒的导电杆暴露在强光下时导电率明显降低。2 月 20 日,这项发现被发表在著名的《自然》杂志上。史密斯的发现为科学界打开了半扇通向光明的门,从此,硒、硅等半导体及其它材料于光伏方面的研究开始展开。

双子星

1876 年,威廉・亚当斯与他的学生发现硒与铂金做的照明系统也存在着光电效应,这与史密斯几年前的发现一起组成了硒太阳能电池的基础,之后由 Charles Fritts 在 1883 年第一次将详细资料公布出来。

随后的 1887 年,海因里希・赫兹发现紫外线灯的电压变动引起两个金属电极之间的火花。

小结:19 世纪过去的 60 年中,虽然迸发了数次思想的火花,但仍然缺乏强有力的人物和事实来证明光伏效应,同时也没有系统的理论支持。直到一位巨人发表了他的理论之前,还常常有科学家认为光伏效应是个骗局。

大师

阿尔伯特・爱因斯坦,1879 年生于德国乌尔姆。25 岁时任职瑞士联邦专利局。1905 年 3 月,德国《物理年鉴》发表《关于光的产生和转化的一个试探性观点》,提出光量子理论,揭示了微观世界的基本特征:波动 — 粒子二元性。直到 1921 年爱因斯坦获得诺贝尔奖时,仍然是由于光电效应而并非那个著名的质能方程。

地球是圆的

密立根从 1905 年就开始进行试验计划,准备检验并驳斥爱因斯坦的理论。11 年后,实验数据完美地验证了爱因斯坦每一个细节的预测,反而帮助爱因斯坦摘取了科学的最高荣誉。1916 年,他的实验结果完全肯定了爱因斯坦的光电效应方程,并且从图像中测出当时最好的普朗克常数 h 的值。密立根因此被授予诺贝尔奖。

小结:至此,光电效应终于得到较广泛的认可,为此,人类等待了近一个世纪。下期将叙述光伏是怎样实现商业化的。

三、光伏导购:11 月中国光伏市场分析(结语部分)

尽管西班牙市场在 2009 年几乎崩溃,但欧洲市场需求仍然旺盛,这得益于欧洲各国为 2020 年的节能减排目标所做的努力以及哥本哈根会议的推动,同时金融危机迫使光伏发电成本下降也是一个重要原因。目前德国仍然是最大的光伏市场,但企业已经不在局限于此,更多的努力放在了意大利、法国等地。

意大利凭借政策优势与光照资源,有望成为全球太阳能产业重要的成长点,也给中国厂商带来巨大商机。法国 2010 年将调整光伏政策,特殊地区补贴额度大幅增加。日本 2010 年为每千瓦光伏系统提供 7 万日元补贴,安装量目标 400MW-500MW,本国光伏总安装能力将达到 2.5GW。

从近日各公司三季度财报来看,虽然光伏企业获利能力尚未全面复苏,但如英利等企业第三季出货量均已创历史新高,并且很多公司 2010 年上半年订单已经排满,产业已走出谷底,组件价格有望小幅上涨。

责任编辑:曹宇
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曹宇
资深光伏媒体从业人
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