作為新能源的主要形式之一，光伏發(fā)電被寄予厚望。回顧光伏的發(fā)展歷史，除了技術(shù)的發(fā)展更多是理念的轉(zhuǎn)變與市場(chǎng)的需求。在南開大學(xué)教授、薄膜光伏研究專家孫云看來，光伏發(fā)電要想成為主流的能源利用形式，還需要在提高光電轉(zhuǎn)化率及降低電池成本兩方面下足功夫。

光伏技術(shù)空間正不斷擴(kuò)展

■記者:您從事薄膜光伏的研究已有二十余年時(shí)間。您如何評(píng)價(jià)目前中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展?fàn)顩r？

■孫云:直到上個(gè)世紀(jì)90年代，中國(guó)的光伏業(yè)還處于非常初級(jí)的階段，甚至到了90年代末，整個(gè)中國(guó)大陸的光伏產(chǎn)能才4兆瓦(MW)左右。

當(dāng)時(shí)晶體硅電池是給無(wú)人值守的通訊站、信號(hào)燈以及油田輸油管的陰極保護(hù)裝置提供電源，而非晶硅薄膜電池則是給牧區(qū)的人家裝一個(gè)20瓦的小電池板，能帶起一盞節(jié)能燈，外加一臺(tái)收音機(jī)。

中國(guó)光伏業(yè)實(shí)現(xiàn)快速發(fā)展是在2000年以后。其中有兩個(gè)原因:第一，國(guó)外已經(jīng)開始興盛起來；第二，國(guó)家開始加大政策支持力度，國(guó)家科技部的“973計(jì)劃”和“863計(jì)劃”都給了光伏前所未有的投入。

同時(shí)，歐洲對(duì)光伏的巨大需求帶動(dòng)了中國(guó)光伏業(yè)爆發(fā)式的發(fā)展，但這也帶來了多晶硅企業(yè)的盲目投資，產(chǎn)能過剩導(dǎo)致惡性價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)，并衍生出了歐美針對(duì)中國(guó)產(chǎn)多晶硅電池提出“雙反”等問題。

■記者:這些問題的出現(xiàn)，除了有市場(chǎng)調(diào)節(jié)機(jī)制的因素之外，是否也有技術(shù)方面的因素？

■孫云:這些問題跟國(guó)內(nèi)很多晶硅企業(yè)產(chǎn)品單一、缺乏核心技術(shù)有很大的關(guān)系。中國(guó)多晶硅電池產(chǎn)品嚴(yán)重依賴國(guó)外市場(chǎng)；生產(chǎn)設(shè)備和技術(shù)也從國(guó)外進(jìn)口；生產(chǎn)過程高能耗、高污染，之后又以低廉的價(jià)格出口，為國(guó)外提供了清潔能源，自己卻享受不了。

與其他科技產(chǎn)品相比，光伏產(chǎn)品的升級(jí)換代的速度很慢。晶體硅電池從上世紀(jì)50年代發(fā)明到現(xiàn)在60多年了，結(jié)構(gòu)還是老的晶體硅電池結(jié)構(gòu)，只是工藝在原來的基礎(chǔ)上優(yōu)化，使其組件效率達(dá)到18％，但是產(chǎn)品形式還是和原來一樣，技術(shù)層面沒有根本改變。

■記者:說到技術(shù)，光伏業(yè)有一個(gè)劃分:晶硅電池屬于第一代太陽(yáng)能電池技術(shù)，而以硅基薄膜、銅銦鎵硒和碲化鎘電池為代表的薄膜電池則屬于第二代太陽(yáng)能電池技術(shù)。2013年1月初，漢能控股集團(tuán)有限公司收購(gòu)了美國(guó)MiaSolé公司，并稱獲得了目前全球最高的CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化技術(shù)，量產(chǎn)后轉(zhuǎn)化率將達(dá)15.5％。您作為銅銦鎵硒電池研究的專家，請(qǐng)?jiān)u價(jià)一下這種技術(shù)的發(fā)展?fàn)顩r，會(huì)對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)產(chǎn)生什么影響？

■孫云:銅銦鎵硒電池技術(shù)1976年被發(fā)明出來，到現(xiàn)在也有30多年的歷史了。從產(chǎn)量增長(zhǎng)來看，比其他種太陽(yáng)能電池要慢得多。造成這種局面的原因是技術(shù)上的問題，有很多科學(xué)的問題不明白，科學(xué)問題搞不清楚，技術(shù)上也就不能突破。現(xiàn)在科學(xué)原理上越來越清楚了，發(fā)展出了一套科學(xué)體系，技術(shù)也在不斷提升。

更重要的是，跟晶硅完全不一樣，銅銦鎵硒是一種獨(dú)特的技術(shù)。它是將嚴(yán)格配比后的銅、銦、鎵、硒四種元素合成半導(dǎo)體，依靠原子配比的缺陷來生成P型或N型半導(dǎo)體材料。它對(duì)生產(chǎn)工藝的要求非常高。以銅銦鎵硒電池為基礎(chǔ)，我們還可以開發(fā)原料更豐富的銅鋅錫硫電池，繼續(xù)拓展新的化合物光伏材料。可以說，以銅銦鎵硒為代表的多元化合物及制造技術(shù)正在為我們營(yíng)造出一個(gè)有著更多可能性的光伏技術(shù)空間。

“百花齊放才能把光伏市場(chǎng)的蛋糕做大”

■記者:您認(rèn)為光伏業(yè)在未來會(huì)呈現(xiàn)怎樣的發(fā)展趨勢(shì)？

■孫云:現(xiàn)在光伏產(chǎn)業(yè)受到很多的關(guān)注，人們對(duì)太陽(yáng)能發(fā)電寄予厚望。我認(rèn)為，提升轉(zhuǎn)化率、降低每瓦成本仍將是光伏未來發(fā)展的兩大主題。薄膜電池材料消耗少、制備能耗低、組件生產(chǎn)可在一個(gè)車間內(nèi)完成，成本優(yōu)勢(shì)明顯。如果薄膜電池組件效率與晶硅電池相差無(wú)幾，其性價(jià)比將是無(wú)可比擬的。在柔性襯底上制備的薄膜電池，具有可卷曲折疊、不拍摔碰、重量輕、弱光性能好等優(yōu)勢(shì)，將來的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。

現(xiàn)在許多光伏廠商都把目光投向建大型光伏地面電站。但事實(shí)上，民用光伏市場(chǎng)有很大的市場(chǎng)空間在等待國(guó)內(nèi)廠商開拓和培育。在這方面，我們可以學(xué)習(xí)日本廠商的商品意識(shí)。

上世紀(jì)80年代末，日本三洋公司客人送給南開大學(xué)一個(gè)可折疊的太陽(yáng)能充電器，做得很漂亮，放在陽(yáng)光下就能給兩節(jié)五號(hào)電池充電。后來我們用太陽(yáng)光模擬器測(cè)試了一下它的轉(zhuǎn)化效率，結(jié)果讓我們都大吃一驚，這個(gè)非晶硅薄膜太陽(yáng)電池充電器的轉(zhuǎn)化率只有2％～3％，這樣的電池我們會(huì)扔到紙簍里，因?yàn)槲覀儺?dāng)時(shí)制備的400cm2非晶硅電池組件效率已經(jīng)超過7％。而日本人卻能把這么低效率的電池做成商品，并翻譯成5國(guó)語(yǔ)言在全世界銷售，這就是日本人的商品意識(shí)。

在光伏產(chǎn)品和技術(shù)多元化的語(yǔ)境下，轉(zhuǎn)化率高的太陽(yáng)能電池按瓦數(shù)賣；轉(zhuǎn)化率低的按響應(yīng)面積賣，或者按小塊賣，各有各的市場(chǎng)定位，百花齊放才能把光伏市場(chǎng)的蛋糕做到最大。

技術(shù)進(jìn)步需多方合作

■記者:您剛才提到，薄膜電池由于本身的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)，具有更廣闊的應(yīng)用前景。那么，薄膜電池要在中國(guó)進(jìn)一步發(fā)展的話，您認(rèn)為政府、科研機(jī)構(gòu)、企業(yè)三方面還需要做出怎樣的努力？

■孫云:早年太陽(yáng)能電池每瓦能賣2.5美元，研發(fā)一條30MW銅銦鎵硒太陽(yáng)電池生產(chǎn)線，兩年就有盈利，5年就能收回全部投資，這樣人們就愿意冒風(fēng)險(xiǎn)投資開發(fā)這種新技術(shù)。目前太陽(yáng)電池每瓦價(jià)格降到0.8美元，一條30MW生產(chǎn)線很難盈利，不可能收回投資，只有產(chǎn)能達(dá)到200MW以上才有望在數(shù)年后收回投資。這就要求政府出臺(tái)一些政策來提升資本對(duì)于薄膜電池的信心，并加大對(duì)產(chǎn)業(yè)化前期技術(shù)的支持力度，降低企業(yè)投資風(fēng)險(xiǎn)。

在產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合方面，國(guó)家應(yīng)當(dāng)建立合作共享機(jī)制，企業(yè)需要真正地跟科研機(jī)構(gòu)合作，科研機(jī)構(gòu)也應(yīng)當(dāng)為工業(yè)界服務(wù)，雙方的技術(shù)力量應(yīng)該融合在一起，共同攻關(guān)。在這方面，德國(guó)有很成功的案例。德國(guó)Würthsolar(Menz公司前身)的銅銦鎵硒電池技術(shù)來自德國(guó)斯圖加特大學(xué)，而斯圖加特大學(xué)的技術(shù)則源于美國(guó)波音公司。美國(guó)波音公司最早研發(fā)了銅銦鎵硒電池的共蒸技術(shù)，是美國(guó)政府提供的科研經(jīng)費(fèi)，要求波音公司對(duì)外開放，甚至允許參觀者拍照。斯圖加特大學(xué)從波音公司學(xué)到了共蒸技術(shù)制備銅銦鎵硒薄膜電池技術(shù)，并在實(shí)驗(yàn)室研發(fā)成功，并與德國(guó)氫能與太陽(yáng)能工程中心(ZSW)合作開發(fā)中試，最后由ZSW與Würthsolar公司完成生產(chǎn)線的開發(fā)，而生產(chǎn)線上遇到的問題又會(huì)拿到斯圖加特大學(xué)來研究。這是一個(gè)產(chǎn)、學(xué)、研結(jié)合的范例。