光伏電池革命解讀分析

如果一個(gè)企業(yè)是買設(shè)備做產(chǎn)品,就已經(jīng)落后了,國(guó)外的好技術(shù)是不會(huì)賣給你的。中國(guó)做光伏發(fā)電的企業(yè),買進(jìn)的設(shè)備沒(méi)有什么兩樣,那最后誰(shuí)能享有高估值呢?”有此質(zhì)疑的人是美國(guó)Optony(普尼)公司的創(chuàng)始人兼CEO于平榮博士,該公司是薄膜聚光太陽(yáng)能電池的首創(chuàng)者。于平榮將基于此技術(shù)的光伏發(fā)電產(chǎn)品歸類為2.5代。

于平榮認(rèn)為,要做一個(gè)成功的太陽(yáng)能企業(yè),低成本和高轉(zhuǎn)換率是目標(biāo),過(guò)去的半個(gè)世紀(jì)里,沒(méi)有任何一個(gè)企業(yè)能夠同時(shí)做到這二者。當(dāng)今世界有各種高效高成本、低效低成本的太陽(yáng)能電池技術(shù)路徑,如果豎軸是成本,橫軸是轉(zhuǎn)換率,人們會(huì)發(fā)現(xiàn),各種技術(shù)的連線是在同一條斜線上,沒(méi)有一個(gè)技術(shù)走出這條“死線”。“但我們做到了”。

之所以稱薄膜聚光太陽(yáng)能電池為2.5代,是因?yàn)槠浠诙∧る姵氐牟馁|(zhì)基礎(chǔ),卻嫁接了第三代太陽(yáng)能電池的聚光技術(shù)。“低價(jià)的光學(xué)材料會(huì)把太陽(yáng)光聚焦在很小的薄膜電池上,進(jìn)一步減少半導(dǎo)體的應(yīng)用,也節(jié)省了電池面積和成本。而普通的太陽(yáng)能電池沒(méi)有用光學(xué)材料幫助采光,進(jìn)而生產(chǎn)成本很高”。

Optony(普尼)公司對(duì)外宣稱產(chǎn)品轉(zhuǎn)換率在20%以上(目前最高達(dá)到21.1%),而這一轉(zhuǎn)換率是建立在比所有太陽(yáng)能電池更低成本的基礎(chǔ)上:與晶硅電池路徑相比,薄膜電池能夠顯著降低成本,從工藝本質(zhì)、生產(chǎn)流程上要簡(jiǎn)單得多。據(jù)了解,Optony公司電池板的生產(chǎn)成本僅是傳統(tǒng)薄膜電池板的25%左右。

分析師符彩霞認(rèn)為,Optony(普尼)公司的技術(shù)能否成功,關(guān)鍵看它的工業(yè)化生產(chǎn)后的轉(zhuǎn)化效率能否保持在20%以上。對(duì)此,于平榮肯定地表示,“轉(zhuǎn)化率遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于硅薄膜的6%,同時(shí)也高于普通晶體硅電池的17%,而且絕對(duì)沒(méi)有衰退。”

于平榮在美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室工作過(guò)5年,該團(tuán)隊(duì)2009年5月份獲得了ENI獎(jiǎng)(被譽(yù)為能源研究領(lǐng)域的諾貝爾獎(jiǎng))。該實(shí)驗(yàn)室里證明了第三代太陽(yáng)能電池可以達(dá)到60%以上的光轉(zhuǎn)換率,其原理是通過(guò)多激子過(guò)程讓一個(gè)光子激發(fā)多個(gè)電子。

依靠2.5代薄膜聚光太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù),Optony(普尼)公司目前已經(jīng)得到多家天使投資人的投資,美國(guó)能源部也獎(jiǎng)勵(lì)其25萬(wàn)美元的經(jīng)費(fèi),以加速其產(chǎn)品的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。據(jù)了解,Optony(普尼)公司已經(jīng)打算在國(guó)內(nèi)設(shè)廠,“具體選址可能會(huì)在杭州”。

在銷售上,Optony(普尼)公司將目光首先放在商用太陽(yáng)能市場(chǎng)(占比60%),準(zhǔn)備采取“有競(jìng)爭(zhēng)力的定價(jià)策略”。依托其低成本高轉(zhuǎn)換率的太陽(yáng)能電池技術(shù),一旦大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化成為現(xiàn)實(shí),很可能使傳統(tǒng)技術(shù)受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

對(duì)國(guó)內(nèi)的太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)現(xiàn)狀,于平榮表示,“中國(guó)在產(chǎn)能上已經(jīng)超越了其他國(guó)家,這是個(gè)事實(shí),但卻是個(gè)沒(méi)有很大意義的事實(shí)。中國(guó)在加工生產(chǎn)上超越其他國(guó)家的東西多了,但誰(shuí)有高額利潤(rùn)?兩頭在外是做不了第一的。太陽(yáng)能電池的超越需要有一個(gè)意愿,包括企業(yè)、府有沒(méi)有意愿超越別人做第一。”

于平榮認(rèn)為,“太陽(yáng)能電池企業(yè)之間不該相互間爭(zhēng)風(fēng)吃醋,互相揭短,而是需要一起跟傳統(tǒng)能源去爭(zhēng)。誰(shuí)比無(wú)錫尚德做得好沒(méi)有意義,只有比傳統(tǒng)電力成本低才是方向。”

普尼太陽(yáng)能(杭州)有限公司是一家世界領(lǐng)先的集太陽(yáng)能產(chǎn)品生產(chǎn),研發(fā),及服務(wù)三位一體的跨國(guó)公司。

普尼于2007年在美國(guó)硅谷成立。公司在創(chuàng)立早期即得到了美國(guó)能源部的資助,并跟美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室合作產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。公司擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的高效薄膜太陽(yáng)能技術(shù),其光電轉(zhuǎn)換效率和-成本等核心參數(shù)均居世界領(lǐng)先水平。包括紐約時(shí)報(bào)在內(nèi)的多家媒體對(duì)普尼作過(guò)報(bào)道。美國(guó)能源部曾撰文指出普尼的技術(shù)是“革命性的”。

2009年,中國(guó)上市公司哈高科與普尼聯(lián)手成立注冊(cè)資本1500萬(wàn)美元的普尼太陽(yáng)能(杭州)有限公司,共同打造基于杭州的太陽(yáng)能基地。公司得到了杭州地方府的大力支持。

普尼公司擁有世界頂尖水平的技術(shù)和管理團(tuán)隊(duì),包括世界級(jí)太陽(yáng)能專家,跨國(guó)公司,納斯達(dá)克上市公司和中國(guó)上市公司的高級(jí)經(jīng)理人等。普尼公司結(jié)合先進(jìn)的技術(shù)和管理水平,借力于不同國(guó)家和地區(qū)的各種有益資源,創(chuàng)立世界一流的太陽(yáng)能公司。

普尼公司致力于建立以人為本,不斷提高,世界領(lǐng)先的公司文化。公司對(duì)環(huán)境保護(hù)和綠色能源有強(qiáng)烈的責(zé)任感和使命感。普尼公司歡迎認(rèn)同我們的理念,具備很高職業(yè)素養(yǎng)、積極向上的頂級(jí)專業(yè)人士加入我們的團(tuán)隊(duì)。公司為員工提供世界級(jí)的平臺(tái),多元化的成長(zhǎng)空間。

高效低成本電池面世廉價(jià)太陽(yáng)能不再遙遠(yuǎn)

如果能夠在日間充分收集半個(gè)小時(shí)的太陽(yáng)能，便可解決人類一年的能源之需，不過(guò)這只是理論愿景，現(xiàn)實(shí)是人類在享受免費(fèi)而又海量的太陽(yáng)能之前必須跨過(guò)幾道難度很大的坎。首當(dāng)其沖的便是降低太陽(yáng)能電池的材料成本，改變光伏產(chǎn)業(yè)依賴政府補(bǔ)貼的現(xiàn)狀，而最近美國(guó)加州理工學(xué)院的一項(xiàng)研究成果，以及IBM新推出的一款新型高效薄膜太陽(yáng)能電池，讓我們看到了太陽(yáng)能真正變“便宜”的希望。

硅絲電池高效低價(jià)

據(jù)《科學(xué)美國(guó)人》消息，加州理工大學(xué)的科研人員日前成功采用新技術(shù)研制出一種硅金屬絲太陽(yáng)能電池，他們將傳統(tǒng)的硅做成微米級(jí)(一微米等于百萬(wàn)分之一米)金屬絲，外部裹有能彎曲、柔軟而又有彈性的有機(jī)聚合物。

這種新型太陽(yáng)能電池可吸收射入光線中85%的光譜，在強(qiáng)光時(shí)段的吸收率甚至可達(dá)96%，這個(gè)效率與傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池幾無(wú)二致，但其消耗的硅量卻僅為傳統(tǒng)硅電池的1%。這一成績(jī)得益于科學(xué)家們研發(fā)出的全新制作工藝，加州理工學(xué)院的研究人員將垂直的硅絲線安裝在聚二甲基硅氧烷平板上，并在硅絲的表面涂加氧化鋁納米顆粒以反射與散射陽(yáng)光，讓硅絲能夠有效吸收從任意角度射入的陽(yáng)光。

加州理工學(xué)院已將這一突破性研究成果發(fā)表在了2月14日出版的《自然材料》上，不過(guò)這一技術(shù)目前尚未正式投產(chǎn)，但研究者對(duì)利用硅絲大批量制作薄膜太陽(yáng)能電池充滿信心。該項(xiàng)目的研究員、加州理工學(xué)院化學(xué)教授奈特·里維斯表示：“未來(lái)光伏電池的制造首先要考慮光譜的吸收能力，同時(shí)必須兼顧成本和便利性，硅絲擁有全部?jī)?yōu)勢(shì)，我們有太多理由相信，未來(lái)幾年內(nèi)，它將成為薄膜電池量產(chǎn)的生力軍。”

IBM廉價(jià)高效薄膜電池面世

幾乎是在加州理工學(xué)院公布最新研究成果的同時(shí)，IBM公司材料科學(xué)家大衛(wèi)·米茲及其研究團(tuán)隊(duì)在最新一期的《先進(jìn)材料》上發(fā)表了一份研究報(bào)告，正式宣告IBM成功研制出一款價(jià)格低廉但卻擁有超高光電轉(zhuǎn)化率的多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池。憑借全新的制作工藝，該薄膜太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換率高達(dá)9.6%，這個(gè)數(shù)據(jù)并非實(shí)驗(yàn)室的一家之言，而是經(jīng)由美國(guó)能源部正式測(cè)試并予以公布的。值得注意的是，此前用同樣材料(不含銦、鎵或鎘的相關(guān)化合物)制成的薄膜電池光電轉(zhuǎn)換率僅為6.7%，比這種新型薄膜電池的效率要低40%，這也創(chuàng)造了同類材料太陽(yáng)能薄膜電池轉(zhuǎn)換效率的世界紀(jì)錄。

相較傳統(tǒng)的多元化合物薄膜太陽(yáng)能電池，這種新型的薄膜電池在光電轉(zhuǎn)化效率上同樣不落下風(fēng)，并且在成本上擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。據(jù)美國(guó)第一太陽(yáng)能公司(FirstSolar)公布的最新數(shù)據(jù)，它們生產(chǎn)的銅銦鎵硒(CIGS)薄膜電池和碲化鎘多晶薄膜電池的轉(zhuǎn)換效率為11%左右，但每瓦特的電價(jià)卻高達(dá)1美元，這主要是由碲、銦等原材料稀缺、價(jià)格高昂所致。IBM新款薄膜電池的原料是銅、鋅、錫、硒和硫磺5種原料的組合，全部都是相對(duì)常見(jiàn)，價(jià)格低廉的原材料。

應(yīng)用前景謹(jǐn)慎樂(lè)觀

目前這兩種技術(shù)都還沒(méi)有進(jìn)入實(shí)質(zhì)性的投產(chǎn)階段，但卻為當(dāng)下太陽(yáng)能利用中成本與效率難以兼得的尷尬局面帶來(lái)了新的思路，低成本和接近當(dāng)前主流水平的效率讓它們擁有了良好的應(yīng)用前景。

目前在光伏業(yè)界，硅類太陽(yáng)能電池依然是主流，也有很多太陽(yáng)能企業(yè)，如日本的夏普，正致力于研發(fā)利用多聚物等有機(jī)原材料制造薄膜太陽(yáng)能電池，但在光電轉(zhuǎn)換環(huán)節(jié)，有機(jī)物薄膜電池與傳統(tǒng)的硅電池還有很大差距，簡(jiǎn)言之就是硅電池效率高但是貴，非硅電池雖然便宜但效率低。而像納米晶太陽(yáng)能電池這樣更加新型的光伏電池則還在研究當(dāng)中。

在這樣的背景之下，加州理工學(xué)院將有機(jī)材料的靈活可塑與硅電池的高效相結(jié)合，有效降低了成本，無(wú)疑為當(dāng)下的太陽(yáng)能電池研究提供了新的思考空間，而一旦真正被應(yīng)用于實(shí)踐，硅絲電池在某種意義上還能催生一個(gè)新的行業(yè)。

對(duì)于IBM的新型薄膜電池，從表面看，米茲的研究團(tuán)隊(duì)僅僅是替換了常規(guī)多元化合物薄膜電池中的幾個(gè)原材料，但這種新型薄膜電池的精妙之處在于獨(dú)特的制作工藝。常規(guī)的薄膜電池在制造過(guò)程中涉及在真空狀態(tài)下的氣化噴涂和沉積，而這需要耗費(fèi)大量的能量來(lái)實(shí)現(xiàn)；米茲和同事則大多是在液體和粒子的混合狀態(tài)下進(jìn)行操作，比如銅和錫是液態(tài)，而鋅是粒子狀態(tài)，這在電池制造過(guò)程中將大幅降低浸漬、噴涂和隙縫澆注的成本。IBM表示，公司無(wú)意于將該技術(shù)用于自產(chǎn)薄膜電池，而是打算作為專利持有人向其他公司出售這一技術(shù)。

但這兩種技術(shù)畢竟還處于實(shí)驗(yàn)室階段，尚未經(jīng)歷過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，而按照以往經(jīng)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)室里的光伏電池在“實(shí)戰(zhàn)”中效率總會(huì)打折扣。以單晶硅太陽(yáng)能電池為例，它在實(shí)驗(yàn)室里的最高光電轉(zhuǎn)換率達(dá)到了24.7%，但在量產(chǎn)后的實(shí)際應(yīng)用中卻降到了15%左右。與此同時(shí)，在與核能等清潔能源行業(yè)的同步發(fā)展的過(guò)程中，競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系是客觀存在的，取舍在所難免，太陽(yáng)能能否依靠新技術(shù)切實(shí)實(shí)現(xiàn)廉價(jià)高效，與包括傳統(tǒng)能源在內(nèi)的各種能源分庭抗禮，還要留待實(shí)踐檢驗(yàn)。