SNEC直播:中国科学院院士褚君浩太阳能光伏技术发展趋势

来源:世纪新能源网发布时间:2012-05-17 23:59:59
索比光伏网讯:世纪新能源网&PVMate,SNEC《光伏前沿技术主题论坛》现场直播:

中国科学院上海物理研究所、中国科学院院士褚君浩:女士们,先生们,我今天要讲的是太阳能光伏技术发展的若干思考。现在我们的能源就是核能和太阳能,严格来说我们地球上所有的能源要么是核能,要么是太阳能,核能里面我们的核电站资源也有限,聚变将来是非常有前景的,但是很难控制,将来要研究,现在还不能用,接下来就是太阳能了,太阳能,风能,水能,生物质能,还有化石能源,化石能源是地球上面过去留下的,现在用的差不多,我们现在应该用太阳能。

当前我们太阳能技术和太阳能产业面临一些问题,我们应该注重哪几个方面呢?我想应该是四个方面。一个是拓展应用,第二个是提升技术,第三是合理调整,第四个是有序发展。

现在我们是太阳能电池的产量世界第一,但是太阳能电池的应用中国就很少,这个里面你看一直到2010年,到2011年的数据,如果说我们拿2010年的数据看起来,我们新的装机容量中国是占全球的3%,累积的装机容量2.2%,到2011年中国电池产量是23个GW,我们新增的容量有很大的增加,占9.4%,积累起来我们大概是5.3,现在我们的应用也在发展,比如说这个是主题馆,世博会的主题馆,还有中国馆,中国馆四分之一的电来自于太阳能电池,特别是虹桥枢纽是6.7个兆瓦,它非常好,现在我们去坐火车屋顶上面就是太阳能的,是全球最大的太阳能屋顶,它能够减排二氧化碳多少多少吨,能够减少标煤多少多少吨。现在太阳能应用飞机也可以上去了,去年世博会驾驶员,坐飞机的驾驶员他还到世博会上做报告,还跟大家见面,可以飞十几个小时,它飞机是跟A340的大小一样,重量就跟几部车子的重量差不多,可以连续飞几个小时,现在各种各样的太阳能汽车也出来了,所以说明将来太阳能的技术还是会非常广泛的推广和应用。太阳能汽车潜能可以用油,或者锂电池。现在风光互补发电系统也在发展,所以看来这个形势非常好,但是我们从用户方面一端来考虑就有一些问题了,如果我们算一瓦14块钱,包括组件,包括安装都在里头,它10块钱买一瓦,如果这个电池用25年,我现在付了10块钱,25年如果我买来的是用借来的钱,利息要10%左右,25年以后就是50块,我们这个一瓦一年是一度电,我们比较合理的算,一瓦大概一度电,25年就是25度电,我们上网电价是一块钱,也就是说我获利只有25块钱,从用户角度来说,比如说我是医院,我是研究所,我是大学,我想建一个电站,我就要这一笔帐,一算算下来不合算,我付出去50块,我获利只有25块,就不合算了,出路就是降低每瓦的成本,现在不断的发展,每瓦我们降到10块以下,第二个降低贷款10%的利率,这个要政府贷款,如果我是医院我要做一个太阳能电站,我要从政府贷点款,这个利率不应该10%,应该降,如果这个钱是我自己已经有的钱,当然存在银行利息是比较少的。

第三个就是提高上网电价,我们从这方面看起来前途还是非常有的,因为技术还在提高,我们还可以降低成本,贷款的利率也是可以浮动的,政府也是可以来,如果我们发展清洁能源,比如我们酒店,酒店屋顶上面做电池,要我们国家贷款,用这个贷款利息不要10%,8%,或者5%。另外提高上网电价,一块钱,或者一块五,如果我们适当的调整,从用户来说这一件事情还是可以做成功的,所以我们前途还是光明的,当然现在还有一些问题,比如上海有一个电力大学教授,这个教授叫赵春江,他家里面做了一个电站,他发电发的蛮多了,发了13000度,自己用了8500个度,因为我们电表只能单项转动,他用不了的电送到网里面电表还是转,记者采访他,他把电送了,他还交了五千块钱,说明我们的政策还跟不上,这次两会我送了两个提案,一个可再生能源要执法检查,一个要修改电力法,主要目的是扩大应用,我这两个意见都是做了一些调查研究,特别是上海的石燕敏办公室帮我召开了座谈会,好多来自企业界发表了意见,我把这些意见汇集起来在人大会上提交了。在今年3月9号采访了我一下,正好是开人大会的时候,我对能源提了一些看法,总的意思是两个意思,一个是要扩展应用,一个是要提高技术,一个我们太阳能产业要合理,要有序的发展,主要是这样一个意思。

从技术方面来说,我们现在是两个方面,一个是提高转换效率,不管它的成本到底怎么样,第二个是寻找非常低价的材料,低价的方法,先把电池做出来,很便宜的方法,然后再去提高它的效率,所以现在好多研究技术都在这两条路上走,当然电池分类我们有硅基的,我们有化合物的等,大家都非常了解太阳能电池的分类。

将来不同电池的比例会有调整,各种不同电池绝对不是第二代取得第一代,第三代取代第二代,不同的电池,新型的电池都会得到很好的发展,这是一些估计。现在产业的效率也在逐渐逐渐提高它们的效率,来接近实验室的效率。现在理论效率跟实际之间还是有距离的,正因为就距离,在这条曲线上面就是距离大小,上面弯的线是理论效率,下面是实际效率,正因为这样太阳能技术还要发展,还要产学研结合,来解决这方面的问题,来提升它的技术。

具体来说比如硅基的问题,多晶硅,当然我们有很多化学的方法,西门子的方法,各种方法,我们现在物理方法也是一种,这个是在南阳他们一个小组,做出来的效率16%左右,而且是非常理想的物理方法。还有一个小组搞物理跟化学结合的方法,它大概是既有物理的方法,但是也有一些聚焦在里面,这样做出来以后也能够达到太阳能等级,而且做电池效率也都能够做到16%左右。成本来算一算,大概一公斤90块人民币这样子,当然这个里面其中有一部分钱还是可以节省下来,现在是四道工艺,每道工艺里面成本还可以再往下降,那是有一定的包容度大概的估算。除了材料以外,电池的效率也在提高,有各种方法,硅电池的效率也在提高,比如马丁教授也说到过这些硅电池各种方法的提高,另外还可以把凝浆的价格降下来,凝浆在同颗粒里面宝了一层泥就便宜了,造电性非常好,这个专利也有了,因为现在凝浆太贵。另外还有一些方法在硅基电池做一些修饰,比如上面加一些纳米的颗粒它效率可以提高50%,从原来的效率14%变成21%了,可以分析它的原因。现在还有一种想法在硅电池上面,在晶体硅上面做低化铬电池,变成两节电池,效率又提高了,这个理论效率可以到40%,晶体硅上面长低化铬,这样变成双节电池,里面效率可以到40%,这个都有专利,都有他们的实验结果。也就是说我要想办法把电池的效率提高那成本也就降低了,这个是他们理论的一些结果。这个是Spectrolab这美国的公司,它的理论可以到40%左右,实验室大概可以到28%左右,已经可以实现,我们也在跟他们合作,我们跟他们有一个联合实验,合作做这个事情。

还有一个思路,现在这个铁电体,现在做的蛮多了,铁电体也可以形成内线电厂,它的特点,因为铁电体的材料径带宽度很大,它对于我们现在太阳能的光也是透明的,所以它也可以覆盖到硅电池上面去,它如果可以覆盖到硅电池上面去铁电体就吸收了紫外光,我们下面的电池还是吸收原来硅电池波段的光,效率也能够提高,这是关于铁电体一些分析,都发表在国际杂志上,但是这个文章发表,他们就是研究铁电体作为太阳能电池的可能性,我们考虑看看能不能一方面发展它的,另外和我们现在的技术结合起来,使它的效率能够达到更高,这个是一些分析,因为铁电体也是平行的,也可以是竖直的,看过这个文章我的学生也做过实验,看看确实有光伏效应在里面。这些文章都是可以去参考参考,他们提出了这些方面的东西,看看他这个东西是不是可以和我们硅电池来一个集成,能够有一个更好的应有。

刚才说硅电池提高它的效率等等,还有其它一些想法,还有在硅电池加一些修饰提高它的效率。第二个就是薄膜电池了,现在现在有973项目,有863项目,有好多地方都在研究,预计再过一两年会有一些好的应用成果拿出来,多极硅电池的一些设计研究,也都在发展,它效率比较高。
另外就是低化铬电池,效率也很高,根据它的分析一度电2.5个美分,这个都是非常乐观的一些估计,也是给我们增加了好多信心。现在像EPIR可以达到15%的效率,它们也有一些技术也卖了其它厂家了,这是上海硅电池实验中心,因为设备刚刚来,这个设备是自己做的,是沈阳飞机厂做的设备,现在在做中间实验。当然也要研究提高转化效率的方法,怎么样进一步提高它的效率。
另外就是统一加锡电池了,统一加锡非常有前途,但是非常难做,硅最好做,低化铬第二。而且它生长的时候非常困难,它生长能够长好它的晶体,它生长条件的窗口非常窄,但是现在还是有好多地方做的很好,比如说效率19.4%,组件的效率可以到16.4,下一个可以用铜铟镓硒的方式。现在欧美都在拼命发展薄膜电池,我们有好多新的薄膜电池在发展,这个都是一些结果,不同的一些结果,当然它最大的特点可以柔性型的。当然这些柔性的CIGS的设备都有,这个是香港中文大学用共振的办法用做CIGS,他们做的在中国最好。还有肖旭东他们做的,但是他的实验室在香港中文大学的实验室,它的设备就放在这个里面,我跑到里面一看,感觉跑到过去19世纪居里夫人的实验室,很简陋的房子,设备就放在这个里头,香港中文大学那个地方,因为那个地方很紧,它又是新提出来的项目,非常艰苦,但是做的很好,到深圳就非常好,深圳建那个实验室就非常好了。我们也在做不锈钢堆卷的60厘米宽的,在中试,在做。当然铜铟镓硒材料太贵。我们做了一些理论分析,也在做电池,效率可以做到9%左右,甚至于到10%左右。

最后是锌电池,可以做成柔性的,可以用炭的纳米管,一个光子可以产生两对光学电池对,另外一个宽光谱太阳能电池,我吸收不同波段的太阳光,可以做成多极的电池,或者中间带锡的电池,中间带锡的电池理论效率63%,这是不同结果。如果这样来做,材料成本就比较贵了,所以就要做CPV了,不能用这么大的面积作为材料就很贵,材料做很小,上面做一个透镜,这样就聚光,做成聚光太阳能电池,这个青海也有一个示范点。最近效率可以达到43%左右,

还有OPV,很便宜,用有机材料来做,基本上科学问题,载流值,扩散问题,还有材料问题,都是综合在一起的,当然这个里面我们需要新材料,新概念,还要把化学物理材料,工程,把它结合起来,要把微观的,宏观的一些现象把它结合起来,特别是要产学研结合,这个非常重要,尤其是现在产学研要结合起来,所以太阳能技术的发展前景非常光明,当前要促进应用,开拓国内市场,要提升技术,掌握关键技术,要进行设备工艺材料的研究,要官产学研结合,产学要提前介入,这是我们两年前在德国开了一个化学学会的会,会议的主题就是用阳光来驱动世界,这个也是我们各位在座从事这项行业的目的,把这项产业把它推向更好的发展,是解决人类深层可持续发展非常重大的问题。

好,谢谢大家。

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