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解決好太陽能技術(shù),才能解決能源問題
能源——它主宰著人類的衣食住行,操縱著人類的一切活動,是全球各個(gè)國家和地區(qū)的發(fā)展命脈。
一個(gè)多世紀(jì)以來,人類持續(xù)不斷地挖掘已經(jīng)在地下埋葬了上億萬年的煤油,推動了社會的繁榮與進(jìn)步,卻帶來各種“烏煙瘴氣”的副作用。隨著大氣層環(huán)境的惡化,再生能源如風(fēng)能、水能、植物能以及潮水能等開始粉墨登場,縱觀各種可再生能源技術(shù),太陽能也許是最重要的一種,對徹底解決全人類的能源需求提供最大的幫助。
2009年,人類能源的總消耗為16 太瓦,預(yù)測到2050年,總能源需求量將達(dá)28太瓦;而我們每年從太陽吸收到的能源,足足有2.3萬太瓦,如果能充分加以利用,就可以無污染、無償養(yǎng)活800多個(gè)地球。由此可見,解決好太陽能技術(shù)的重要性,而太陽能光伏技術(shù)的突破,確實(shí)已到了臨界狀態(tài)。
我們可以先簡短回顧一下光伏技術(shù)的發(fā)展歷史。早在1839年,一位法國人,Alexander-Edmond Becquerel,就發(fā)現(xiàn)半導(dǎo)體材料在陽光下能產(chǎn)生電流;但直至1905年,艾恩斯坦方才解釋“光”是經(jīng)“光子”傳遞,這“光子”能敲松半導(dǎo)體里的“負(fù)電子”,這“負(fù)電子”與騰空出來的“空穴”,互相連貫交替,故產(chǎn)生電流。直到1954年,美國貝爾實(shí)驗(yàn)室用參雜磷和硼的硅片,制造了頭一塊晶體硅光伏電池,當(dāng)時(shí)的效率只有3.2% 的轉(zhuǎn)換力,今日市場上的晶體硅轉(zhuǎn)換率,已在20%以上,確實(shí)進(jìn)步了不少。
然而,這年過“六旬”的老技術(shù),有兩個(gè)致命的弱點(diǎn):其一,它的主要生產(chǎn)原材料,是99.9999% 純度的硅片,其材料成本占生產(chǎn)成本的七成,注定了其昂貴生產(chǎn)成本,使它始終無法與廉價(jià)的煤油發(fā)電競爭,其生存常依賴政府補(bǔ)貼;其二,它的生產(chǎn)造成大量四氯化硅的污染;多年來,這掛著環(huán)保再生能源光環(huán)的產(chǎn)業(yè)鏈,卻是中國農(nóng)田的污染源頭。但由于它技術(shù)門檻較低,二十多年來,上千家晶體硅工廠在中國建立,中國成為全球最大的晶體硅產(chǎn)國;近幾年,由于生產(chǎn)過剩,導(dǎo)致惡性競爭。據(jù)中國官方數(shù)據(jù),國家在晶體硅太陽能方面的補(bǔ)貼和不良借貸損失,達(dá)兩萬億人民幣。
可喜的是,太陽能技術(shù)的更新,早已翻過去了兩頁;先是類似銅銦鎵硒或碲化鎘一類的薄膜光伏技術(shù),其轉(zhuǎn)換率已超過目前晶體硅市場產(chǎn)品的的水平,美國的First Solar和日本的Solar Frontier已成功使用薄膜技術(shù),低成本批量生產(chǎn)此類光伏電池。一般薄膜技術(shù),使用廉價(jià)的納鈣玻璃作為基板,來代替硅片,其光伏吸收薄膜層厚度要比晶體硅薄40倍,薄膜技術(shù)的生產(chǎn)成本潛力,遠(yuǎn)低于晶體硅,是真正能抗衡煤油發(fā)電的再生能源。到目前為止,中國雖然也參與各類薄膜技術(shù)的研究,但尚未形成大批量生產(chǎn)規(guī)模。為彌補(bǔ)中國在薄膜太陽能技術(shù)上的短板,中國的漢能和中國建材,相應(yīng)收購了數(shù)家國外的銅銦鎵硒廠家,包括漢能去年收購美國亞利桑那州的Global Solar、美國加州的Miasole,以及德國Q-Cell 旗下的Solibro;中國建材也收購了德國Saxony的Avancis。但短期內(nèi),這些收購的公司,要轉(zhuǎn)移到中國來生產(chǎn),尚不現(xiàn)實(shí)。
日本的桐蔭橫浜大學(xué),Miyasaka團(tuán)隊(duì),于2009年開始將有機(jī)/無機(jī)甲胺碘鉛材料(簡稱鈣鈦礦),應(yīng)用到薄膜光伏行業(yè),這是太陽能技術(shù)最新的一頁。僅僅四年功夫,鈣鈦礦光伏電池的轉(zhuǎn)換率,從2009年的 3.8%一躍而成今天20% 以上。鈣鈦礦除了其先天的技術(shù)優(yōu)勢,比如特寬的吸收光譜、極高的帶隙及開路電壓、極高的載體濃度及遷移率和極少的結(jié)構(gòu)缺陷外,其生產(chǎn)工藝可使用極低生產(chǎn)成本的旋涂法來制造,無需經(jīng)真空鍍膜。
解決能源問題,太陽能技術(shù)是一大關(guān)鍵。前些年,在東莞注冊的日陣公司,一個(gè)結(jié)合中外技術(shù)精英的薄膜技術(shù)團(tuán)隊(duì),經(jīng)四年的努力,成功研發(fā)了一種低成本四元素共濺射新型銅銦鎵硒薄膜工藝技術(shù),其生產(chǎn)成本,遠(yuǎn)低于晶體硅技術(shù)。他們現(xiàn)正在開發(fā)最新的下游技術(shù)雙結(jié)鈣鈦礦/銅銦鎵硒薄膜太陽能電池,其轉(zhuǎn)換率有望能突破50%,其生產(chǎn)成本將遠(yuǎn)低過煤油發(fā)電。日陣 是典型的技術(shù)密集型公司,為擴(kuò)大生產(chǎn)規(guī)模,建立有國際水平的實(shí)驗(yàn)室,現(xiàn)正申報(bào)新三板掛牌,試圖借助資本的力量,來壯大鞏固其長期的發(fā)展規(guī)劃,為解決人類能源問題,貢獻(xiàn)自己的一份力量。