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Military2版 - 天朝终于创新点名堂:第三代光伏发电技术 (转载)
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s*****V
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【 以下文字转载自 Military 讨论区 】
发信人: saturnV (土星五号), 信区: Military
标 题: 天朝终于创新点名堂:第三代光伏发电技术
发信站: BBS 未名空间站 (Mon Sep 17 12:06:11 2012, 美东)
何谓第三代光伏发电技术
调研组:第三代光伏发电技术和第一代、第二代有什么不同?
何祚庥:第一代、第二代光伏发电技术都是用半导体技术。第一代指的是晶体硅光伏发
电,分为单晶硅和多晶硅,现在用得非常普遍,我们国家在这个市场占有很大份额。第
二代指的是品种繁多的薄膜电池,优点是材料用量少,最大的缺点是光电转化率只有晶
体硅的一半。主要品种有:非晶、纳米晶、微晶等硅薄膜;铜铟镓硒组成的薄膜;碲化
镉薄膜;铜锌硒硫锡组成的薄膜;新出来的一个品种,是砷化镓薄膜电池,据报道,其
转化率已高达28.2%。我个人认为,这将是诸多薄膜电池中,最有发展前景的品种。
第三代光伏发电技术,核心是引入了现代光学技术,从半导体技术转向了现代光学技术
,这是光伏产业未来的发展方向。这里的核心技术是聚光。根据爱因斯坦的光电定律,
发电量和光的强度成正比,聚光可以多发电。关键是要非常均匀地聚光,因为如果不均
匀的话,设备会按照最弱的部分来发电。均匀聚光,是近几年发展起来的新技术,叫无
光像自适应光学,技术含量非常高。通过这样的聚光,可以大大提高电池的转化率。例
如,单晶硅的理论转化率是28%,现在产业化已经做到了25%,但如果引入现代光学,通
过聚光可以用一块单晶硅电池片发出“多倍”的电量。
再有就是跟踪技术,就是跟踪太阳,适应太阳光在空中不断移动。这是现代天文望远镜
已经解决的问题。因为地球绕太阳的公式已经高度精确了,把地球绕太阳的公式带到一
个芯片里,可以实现一直跟踪。
另外,还有高效的聚光电池技术。转化效率第一位的是砷化镓光电池,国外有一些研究
。但砷化镓的市场价格太贵,必须高倍聚光才有经济效益。居第二位是硅基光电池,中
科院采用的就是这个类型。我们实验用的N型晶体硅电池转化效率是22.5%,通过6倍聚
光以后,一块电池的光电转化率增加到24.5%,实际产出的电量是6×24.5%=135%。
为什么要发展第三代光伏发电技术
调研组:我们调研了解到,我国在第一代光伏发电方面居世界领先地位。第二代光伏发
电技术,也就是薄膜技术,国内还处于开发研制阶段,产业化成功的很少。您现在建议
抓紧开发第三代光伏发电技术,这基于什么考虑?
何祚庥:我们过去在有关太阳能光伏电池的思维模式中,眼睛只看到半导体技术。现在
因为要进一步提高光伏电池的单位面积发电量,于是人们从半导体技术转向了现代光学
,希望通过跟踪、聚光的技术,用成本较低廉的光学聚光元件,取代和减少使用成本更
为昂贵的半导体材料。
第三代光伏发电技术发展起来后,可以比较容易地解决平价上网问题,因为成本更低,
转化率更高。这里的聚光,不是用单晶硅、多晶硅多接收光,而是用镜子、反射镜或者
透射镜把光聚拢起来,聚到某一块光电池上面,使发电量增加。这个技术从原则上讲,
比半导体技术可以做到便宜得多。
更重要的是,这涉及战略选择。发展战略性新兴产业,有一个占领技术制高点的问题,
如果你占领的是低点,肯定发展不起来。什么叫战略性,就是全局性的;什么叫新兴的
,就是可以发展的。如果占领的不是制高点,就发展不起来,不能把一个小山头当做珠
穆朗玛山。
我认为,发展光伏产业,第三代光伏发电技术是制高点,所以一定要高度重视,抓紧发
展。
如何发展第三代光伏发电技术
调研组:国际上第三代光伏发电技术发展状况如何?我国应该走怎样的发展路径?
何祚庥:中国科学院科学家开发、研究的第三代光伏发电技术,可以描述为“跟踪+低
倍聚光+高效硅基聚光电池”。就是说,我们选择了低倍聚光的技术线路。我觉得,这
是很好的突破口,符合中国的实际,有光明的前景。
国际上有几家大的机构专门在研究第三代光伏发电技术,他们走的是“跟踪+高倍聚光+
高效砷化镓聚光电池”的技术路线。他们使用砷化镓薄膜电池,走的是高倍聚光的技术
线路。砷化镓的转化率非常高,能到40%多,但是砷化镓的市场价格太贵,一小块价格
是多晶硅的两百倍、三百倍,必须用高倍聚光才有经济效益。高倍聚光至少得400倍,
甚至上千倍。高倍聚光技术难点不少,尤其是散热和抗风。另外砷化镓有个大问题,原
料比较少,规模做得很大的话,原料上会是个大问题。
我们采用的是晶体硅,原料充足。这条技术路线的一个好处,就是不会完全破坏国内的
单晶硅、多晶硅的生产体系。特别值得一提的是,这种低倍聚光加跟踪的光伏发电技术
,非常易于在水面实现“太阳能睡莲”。最大优点是,聚光漏斗常年浸在水中,极易散
去聚光时产生的巨大热量,解决了散热的问题,同时又可以增加约10%至20%的发电量。
调研组:您认为在哪些区域推广第三代光伏发电技术更加合适?
何祚庥:从我个人看的话,光伏发电的发展方向主要应该在缺电的地区做。西北地区太
阳能资源好,但是把电送到用电中心,投资大,损耗大。
缺电地区的太阳能资源不好,比如南方老下雨,在这些地方做光伏发电,需要把成本做
得更低一点,如果第三代光伏发电技术成本能够下降到五毛钱一度电、四毛钱一度电、
三毛钱一度电,南方很多地方就可以做。在经济发达地区发展光伏发电还有个好处,白
天用电时的电价很高,太阳能发电正好是白天,可以补充高峰时期的用电。我个人觉得
搞太阳能发电,眼睛不要只看到西北,也要看到华东、华北、华南,那里的太阳能资源
比起西北是差一点,但是输电的问题简单多了。不过前提是必须做到降低成本,提高转
化率,能够实现平价上网。
目前存在哪些问题
调研组:第三代光伏发电技术,有没有示范工程?应该如何尽快发展?
何祚庥:这个技术在中国已经有运用,我们在甘肃省武威地区建成一个“4倍聚光+转盘
式跟踪”的1兆瓦光伏电站,已经运行了2年。2011年9月,我们在内蒙古多伦地区建设
一组示范电站,这个电站光伏系统每瓦峰值功率售价下降到了1.6万元/千瓦,已经接近
《“十二五”太阳能光伏产业发展规划》中提出的2015年光伏系统成本下降到1.5万元/
千瓦的目标,按10年回收期计算的发电成本,可以下降到0.7元/千瓦时。因为单位面积
的发电量高,还可以节约大量的土地。
但就产业化来讲,目前困难很大。技术一定要产业化,不过产业化不可能一下子做成大
规模产业,需要中间试验。但是到了中试阶段,就没有人给钱了。如果和企业合作,就
牵扯到知识产权。在企业里做中试,需要很好地解决科技界和产业界间利益分配的问题。
调研组:您认为国家应该发挥什么样的作用?
何祚庥:大的战略性问题,没有顶层设计根本不行。要占领战略性新兴产业的制高点,
仅靠企业和科学家不行,必须依靠国家来推动。
小的东西可以放到企业,比如说电动自行车,是中国人创造出的新的产业,技术和产业
都是中国人创造的。现在国内电动自行车已经有1.6亿辆的保有量了,不声不响一个产
业出来了。电动自行车有高科技的含量,但分量比较小,企业能搞。我们现在讲的战略
性新兴产业都是影响全局的问题,需要从国家层面来很好地规划、很好地设计。离开国
家行为是不行的。
本次调研组成员:崔书文 曾智泽 黄晓芳 王薇薇
本文执笔:黄晓芳
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