中國科學院院士、半導體物理和器件專家 褚君浩先生的

　　第三屆中國（無錫）國際新能源大會暨展覽會將于2011年11月3至5日在江蘇無錫隆重舉行。本屆大會以“突破與整合”為主題，總體活動由新能源大會和太陽能展會兩個部分組成。

　　以下是中國科學院院士、半導體物理和器件專家褚君浩先生的發言實錄：

　　各位領導、各位企業家、各位專家，我和大家交流一下太陽能技術發展的挑戰和機遇。

　　主要三個方面的問題。一個是能源與環境問題，第二是太陽能光伏電池發展的情況，第三是轉變經濟發展方式的機遇。

　　現在能源與環境是人類今后五十年所面臨十個問題中的兩個，其他還有貧困、戰爭、民族等等，其中能源與環境是非常重要的兩個問題。過去一百年我們可以看到，地球人口增加，溫度上升，二氧化碳增加，而且都是發生在最近這一百年。我們看到在北極，發現了有及個小熊的骨骼殘骸，這個小熊被大的北極熊吃掉了，以前大熊是靠在冰上打一個洞抓魚，現在北冰洋很多冰都化了，沒有魚可以打了，就出現了大熊吃小熊的殘酷局面。這是格陵蘭島，我們可以看到，這個冰都是化的比較多，如果格陵蘭島的冰全部化掉的話，那么地球的海平面將要上漲7.2米，這樣一個數字有人不太相信，曾經專門做過計算，算了以后的確是這樣一個數字。如果說北冰洋的冰全部化了以后，地球要上升幾十米，這個圖是華東師范大學地理系做的一個圖，也就是說，如果海平面上升50米，會發生什么情況，整個山東省就剩下了兩個島，上海和無錫都在水里面，所以情況是非常嚴峻的，我也教華東師范大學地理系的老師們做了一張如果上升一米怎么樣，上升三米怎么樣，上升八米怎么樣，都是非常驚險的情況。所以我們現在要發展低碳技術。

　　這個低碳技術包括了減碳、無碳和去碳三個方面。可再生能源中太陽能是非常重要的一個方面。現在地球上的化石能源包括核能，實際上他們都是非常有限的，大家可以從這個圖上看 ，也就是幾十年，一兩百年的歷史，只有太陽能是無限的，所以人類對太陽能利用的需求是永恒的。過去是間接的利用，到現在來說，我們可以說，人類對太陽能的直接利用，這將是一個永恒的主題，也就是說我們從事太陽能事業的科研、教學、產業，都是一件非常永恒的重要的事業。太陽能到地球表面會還剩下70%的能量，算到地球上，如果算一個平米一年就是1662度電，如果算到這個圖，這是說明世界上每個地方，一天一個平米大概有幾度電的能量，我們中國地區一般是四到五度電。這是什么概念呢，如果說有十個平米，那么能量就是40度電，如果說我們太陽能電池的效率是10%，我們就可以得到四度電，如果四度電的概念可以供一戶人家利用。如果太陽能電池的效率是20%，那就不要十個平米，只要五個平米，五個平米的概念就是只要我們在陽臺邊上，加上一部分的墻就可以供一家人的需求。所以，也有人做過計算，我們中國的荒漠地區很多，如果把中國的荒漠地區的10%的土地拿出來，放上10%的太陽能電池，就可以夠我們中國一年的能源需求。太陽能光伏電池技術的發展，就是PN結光伏效應，光生電子，空穴對在空間中電荷層被電場分開，并貢獻光電流。我們產生的電是兩種用途，一個是直接推動我們的用電器，也可以送到我們的電網中去，如果直接送到用電器當中，我們現在的冰箱、電視機，實際上都是把220伏的電交流，變到低電壓，再開動我們的機器，我們需要發展一種新的電器，這些電器是直接用太陽能電池的直流電供給的。這個也是一個未來發展的趨勢，既可以插220伏的交流電，也可以直接用直流電。當然另一種是把電通過逆變器送到電網中，這是一個更加重要的，而且是可以比較普遍的形式。現在送到網里面去，要解決逆變器里面跟網的匹配問題，現在電網也說，你們這個太陽能電、風電都是垃圾電，剛才趙參事說現在還有一些機制上的障礙，就是電力企業不喜歡你們的電，他們的理由就是你們的太陽能電和風電是垃圾電，我們有一次到山東去看，風很好，但是風電不能送進去，為什么？電力部門說，我們這個火電還用不光，你這個風電還來干什么，會影響到他們的部門利益。所以我們一分析是上網電價，還有部門利益的調整問題。是不是太陽能電和風電是垃圾電呢，這個一方面需要逆變器有很好的水平，另外需要有智能電網的調控。現在這張表格是比較早的，2007年，中國的產量那時候是三分之一左右，但是中國的市場是千分之一點七，這個情況到了現在并沒有改變，剛才趙主任的報告中也說了，這個是中國的產量，也是很多，占了非常大的部分，但是應用，中國一直到2010年，這個應用還是小，我們只能在這個下面找到一點點，上面都是歐洲。所以我們是生產的大國，應用的小國。現在只有2%的應用，產量占到50%左右。這個就需要我們國家在應用方面促進我們應用市場的開發。現在上網電價是一個很好的趨勢，但是還要解決一系列操作層面上的問題。

　　太陽能電池從技術上來分可以分為三類，一個是硅基，一個是化合物，一個是新材料的。硅基有單晶硅的，有多晶硅的，第二代光伏電池是薄膜，第三代光伏電池是薄膜為主，高效率，低成本，燃料敏化，寬光譜、疊層多結、量子點、納米等。將來預測薄膜電池會逐漸擴大比例，晶硅電池會從90逐步退到70%多，這個主要原因一方面是百分比增加，另一方面薄膜電池在一步一步發展。而且未來不同電池所占的比例，有這樣一個圖，我們有一個概念，就是各類電池，以晶硅為主，但是各類電池共存，有各種不同的用途，在不同的場合下利用不同類型的電池。將來能量回收期，現在社會說有一個概念，說你們太陽能電池將來到的電很多，得到的電很少，這實際上是一個誤解，我們能量回收期就是一年左右，我們造太陽能電池所用的電，能在一年半到兩年中就可以回收，或者一年中就可以回收，而且一個太陽能電池可以用25年左右，甚至30年。現在的情況是各類電池實驗室的效率在不斷提高，大面積產業化的效率是低于實驗室效率，但是這個差距正在逐步逐步的縮短。實驗室的效率，整個效率都還有上升的空間，他們并不是到現在這個效率就終止了，這個上面三條缺陷，彎的曲線是理論方面的效率，下面的點是我們實際達到的效率，這個豎的線是表示差距，正因為我們有這個豎線存在，所以我們現在迫切需要提升我們的技術水平，如果這個豎線已經是零了，也就是說我們技術問題已經解決了。我們現在還有這些豎線存在，所以我們的技術還有上升的余地，可以縮短這條豎的線，反過來，我們需要產學研結合，解決提升這個電池的技術水平。這個三類電池是這樣一個情況，以晶體硅為代表的第一代太陽能電池正在蓬勃發展，占據太陽能電池總量的90%，并且技術有上升的空間。為什么還是硅材料為主呢，因為硅材料有優勢，非常穩定，是上帝給人類最好的禮物之一。晶體硅電池中，成本70%，或者60%是硅材料，所以如果說我們降低硅材料的成本，那我們可以降低硅電池的成本，那么降低硅的成本現在有兩個方法，一個是繼續降低化學方法來制備多晶硅技術，另外一個是發展物理方法來提純多晶硅，物理方法提純的多晶硅，幾年前市場上占有的量是零，現在他所占有的量是10%左右。在我們太陽能中心，還有一個小組是做小錠，也是物理方法提純，做的效果也很好，做了300多片的，平均效率16.23%，現在我們國內有好多利用物理方法進行提純多晶硅材料的公司，有些也已經在電池上得到應用，無論是浙江、遼寧，不同的省份都有這樣一些例子。另外一個方面是把硅基太陽能電池技術提高，這里介紹了很多。現在一個非常重要的目標是希望能夠突破20%的效率，這個是完全可能的，現在陸續有很多公司，國際國內，他們的效率可以達到20%以上。這是現在一個很大的目標，另外還要加強研發，比如這個例子，是在多晶硅電池表面涂一層納米硅，可以提升效率。這就說明硅基電池還有效率上升的空間。

　　第二個是薄膜電池，這類電池是可以產業化的，但是在實現產業化中有很多的技術問題，有不同的工藝路線，設備問題、工藝問題，以及材料器件物理問題都要研究和發展。這是三類薄膜電池，這三類薄膜電池，比如硅薄膜電池，最近碰到一些發展中的阻礙，尤其是非晶硅電池，最近發展的不是太好，現在對硅薄膜電池的研究非常熱門，都在進行研發，據我所知，雖然尚德硅薄膜電池不生產了，但是研發工作還在進行，希望進一步搞起來。如果碲化鎘太陽能電池價格降到每挖一美元，全年日照是1600小時一年，對于這樣的區域，如果一瓦是七毛七美分，一度電算下來就是2.5美分，這也說明，在價格說是非常有競爭力的。對于有2000小時的地區，一度電是兩美分。

　　第三代電池是新材料新概念新結構新工藝的新型太陽能電池，其中包括燃料敏化太陽電池，寬光譜多結太陽能電池，有機太陽能電池，納米結構量子點太陽電池等等，我們需要產學研的結合，研發這類的電池。燃料敏化，這個不是PN結的原理，工藝比較簡單，這樣的電池好幾個研究所都在制備，其中一個等離子技術所，他們04年就做了一個，有人認為染料電池不穩定，他有液體在里面，現在希望尋找固態電解質，制備更加穩定的電池。現在也有人考慮，不是染料敏化二氧化碳，而是用染料敏化量子線，現在學術思想非常豐富，技術也非常奧妙。還有一大類是寬光譜的，這是非常重要的一類電池，他這個是利用太陽光在不同光譜里面的不同顏色，如果都轉化為電，效率就會提高，現在就在找好多材料，這些材料敏感不同顏色的太陽光，這樣就找到很多不同組合的材料，做成多極電池，感應不同波段的太陽光，效率可以提高很到。現在有很多理論方面的工作，他的效率可以提高到40、50，甚至70，美國很多單位都在做這個方面的理論研究工作。還有中間帶隙太陽能電池。如果用這種寬光譜的電池做好，因為他的成本比較貴，就不合算了，這時候就做成小面積，然后用聚光，聚在一個下的面積上，這個小的面積上放上我們寬光譜的電池，這個現在是非常熱門的方面，而且在青海有一個示范電站。這個方面現在有很多新的研究，量子點太陽能電池。當然，里面有很多的科學問題需要研究。

　　現在是轉變發展方式的機遇，這些都是很好的應用，這是太陽能飛機，太陽能飛機能夠用的話，那么將來太陽能汽車就可以用。現在我們處于第三次產業革命結束，第四次產業革命開始的時候，謝謝大家。