本文根据刘向鑫博士在2018年8月20日举行的“碲化镉全球峰会暨第四届碲化镉材料与太阳能电池技术国际研讨会”上的演讲整理而成。
演讲人：刘向鑫 中国科学院电工研究所研究员，博士，博导，“百人计划”学者，薄膜太阳电池研究组组长
整理人：王凯强 能见研究员
这篇文章将解答三个问题：
一是光伏产业产能到底有没有过剩?
二是光伏能不能做的更便宜?能不能满足我国电力的需求?
三是未来哪一种光伏技术有可能会胜出?
一
到2035年我国光伏还有10倍的需求增量
国家能源局“全民光伏计划”对十九大报告做了要点摘要：到2035年要基本实现社会主义现代化，而现代化和用电水平直接相关。生态环境根本好转、美丽中国基本实现，要实现环境友好的现代化。推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳安全高效的能源体系，发展新能源将是愿景中的重要部分。
2016年我国全社会发电量约6万亿度，如果全部使用光伏发电，相当于需要安装3.5-6.6TW光伏。为了形象的说明，在我国地图上标出三个方块，这三个方块中任何一个地方铺满效率为15%的太阳能电池板，都可以满足我国2016年全社会用电量。以北京、天津、华北平原一带为例，只要将效率为15%的太阳能电池板铺满边长210公里的一个正方形区域就可以满足全国2016年用电需求。虽然光伏能量可以供应的总量巨大，但是短期内不可能所有的用电都来自光伏，应该尽量争取能源结构多元化，光伏和其他清洁能源在我国能源结构中占到比较显著比重即可。
2017年我国光伏累计安装量达到130GW，人均仅100W。2035年我国“全民光伏计划”设想累计安装量将达到1.6TW，相当于人均1000W，2050年将在2035年的基本上再翻一倍，人均达到2000W。
为什么社会现代化程度和光伏有关系?《Handbook of Photovoltaic Sci. and Eng.》这本书给出了联合国公布的国家人类发展指数与国家人均用电量分布图。纵轴是人类发展指数，用比较好理解的意思是一个国家生活的幸福程度，横轴是人均全社会用电量。
人均全社会用电量越大，表明发展指数越高，但这是一个无限逼近1的函数。我国在2000年人均全社会用电量不足1000度，发达国家是每人每年8000度以上的水平。我国到2016年全社会用电总量约6万亿度，均摊到每人是4500度左右。美国、加拿大、澳大利亚这些国家全社会用电水平相当高。
以美国俄亥俄州一家三层楼普通别墅为实例，朝南的屋顶3/5面积装了二手碲化镉太阳能电池板，2006年安装时效率只有9%;整栋房子装了两块电表，分别记录电网输入电量和光伏发电卖出的电量，两块电表年总电量可以持平，即净用电量是0。这意味着4.3KW光伏发电量可以满足这家美国家庭整栋房子全年的用电量，包括空调、热水以及生活所有方面，同时还包括每天40分钟电动车的通勤。4.3KW足够一个标准美国家庭自发自用，如果按7元/W的系统成本仅需要3万元，所以对于家庭而言安装光伏发电的成本其实并不大。
现在我国人均全社会年用电量水平约4000-5000度，如果要基本实现现代化，用电水平应该达到9000度水平，从4000-5000度到9000度，增量是4000-5000度。通过测算，1W的光伏电池板一年在我国东部平均发电量是1度;如果到2035年增加一倍的全国用电量，光伏累计安装量只需要占到其增量中的1/4到1/5，就可以增加每人每年1000度的光伏发电量，相当于1300GW到1500GW的总增量，基本上符合我国能源局规划的2035年人均1000W光伏的设定。
这说明“全民光伏计划”提出2035年每人1000W光伏装机量不是奇思妙想，但是对于光伏行业来说这将是一个巨大的市场，依据这个规划将从现在的总安装量130GW还要再增加一个数量级(10倍)。
二
为什么说碲化镉适合大规模应用
如果要支撑我国如此大的用电发展需求，光伏必须要便宜。技术路线要做到三个基础要求——成本足够低、转换效率足够高、寿命足够长。
晶体硅技术已经可以做得到这三点，所以成为了主流的技术。碲化镉这三方面都不是问题，并且具备了很多优势。
在产业化方面，传统碲化镉薄膜太阳能电池组件尺寸是1.2米×0.6米，从去年开始FirstSolar发布第六代、功率达到420W的以上组件产品，尺寸达到1.2米×2.0米，全面积效率可以达到18%，与市面上第一梯队晶硅组件相当。
为什么要走大面积的路线?碲化镉薄膜和晶硅组件不同，碲化镉薄膜电池工艺类似半导体薄膜光电器件工艺的流程，和液晶面板产业类似。设备的折旧成本随尺寸增加呈现下降的逼近曲线关系，现在以碲化镉为代表的薄膜组件尺寸越来越大，目的就是为了降低设备摊销的成本。
新一代碲化镉组件尺寸比晶硅72片组件略大，应用中可节省系统成本和安装成本。已经有不同厂家开始筹划制造更大尺寸的组件产品。类似液晶面板产业以面积增加形成的代际提升趋势已经开始呈现。
