普及太陽能將引發劃時代工業革命

   鋰電世界  2014年，我國風電和太陽能并網裝機已超1.2億千瓦，預計發電量達1750億千瓦時。其中，太陽能發電并網裝機達3000萬千瓦，預計年發電量250億千瓦時。圖為冀北張家口壩上地區一處風電場與一處光伏電場。

　作為取之不盡、用之不竭的清潔能源，太陽能在不遠的將來會代替污染嚴重且儲量有限的化石能源。但目前由于太陽能發電成本高，大面積推廣尚不具備條件。出路在于通過技術創新降低太陽能光伏成本。

　目前，煤的發電成本每千瓦時為0.03美元至0.05美元，核能發電成本每千瓦時為0.08美元左右，風能發電成本每千瓦時為0.10美元左右，而太陽能發電成本每千瓦時高達0.32美元以上。成本是太陽能發電的短板，要使太陽能具有競爭優勢，關鍵是將光伏電價降低至現行石化能源(煤、油、天然氣)發電的價格水平。

　降低成本要依靠技術創新來實現。太陽能光伏發電，從材料、設備、電池(包括晶體硅電池、薄膜電池等)、電池組件(包括常規組件、光伏建筑一體化組件等)、兆瓦級光伏電站等，其技術還遠沒有成熟。從組件設備到電池效率及電池安裝，貫穿光伏發電全過程，每一步都有技術改進的空間，也都有成本下降的余地。除了在電池生產技術方面需要進行技術創新外，材料和設備企業需要技術改進的地方也很多。為了讓人們普遍用得起太陽能，全世界科學家一直致力于開發高效率、低成本、易于制造的太陽能電池。

　亟待降低晶硅成本。常用的多晶硅原材料生產成本的控制是降低太陽能電池成本的關鍵，因為多晶硅的成本約占整個太陽能發電系統成本的70%。如果多晶硅的成本下降到太陽能電池總成本的20%，那么光伏發電的成本則降低到每千瓦時0.16美元。一旦光伏發電的成本可以與石化能源競爭，那么太陽能市場就會大規模啟動。與降低成本息息相關的是技術創新，只有不斷加大研發力度，不斷提高太陽能電池光電轉化率、硅材料的利用率和優質品率，才能有效地降低太陽能發電成本。

　著力提高電池效率。目前，單晶硅太陽能電池轉換效率為20%，多晶硅為18%，硅太陽能電池的理論效率為31%。由于太陽能撞擊電池的能量只是小部分轉化為電能，大部分以“熱電子”形式作為熱能散失。研究發現，用半導體納米晶可以捕獲那些熱電子，這樣可以將太陽能光伏的轉化效率增至66%，甚至更高。如果能大幅度提高太陽能轉化為電能的效率，那么太陽能發電成本將比人們想象的要低得多。同時，為避免光照受云霧和黑夜的影響，可以采用空間太陽能發電，即在太空利用光伏獲得電能，通過微波或激光等多種方式傳到地面。這樣的技術成熟之后，太陽能取代化石能源就順理成章了。

　被譽為“后起之秀”的薄膜太陽能電池，以其價格優勢不斷挑戰晶硅電池的地位。瑞士材料科技聯邦實驗室開發出一種新的薄膜太陽能電池，以CIGS（銅銦鎵硒）為光電轉換材料，用柔軟靈活的高分子聚合物作襯底，其光電轉化率達到20.4%，已經相當于多晶硅太陽能電池的效率，CIGS太陽能電池可以實現每千瓦時0.05美元，意味著太陽能發電成本與化石燃料發電成本不相上下，明顯低于海上風能發電成本，CIGS在太陽能電池中極具成本效益優勢。

　太陽能發電前景廣闊。國際能源署(IEA)最近在報告中表示，由于光伏模塊和系統的成本快速下降，開啟了太陽能作為電力主要來源的新前景。太陽能光伏的擴張將由中國引領，位居其后的是美國。太陽能光電系統是最為人知的方式，許多人在自家屋頂就安裝了這種裝置；而另外一種形式是利用太陽光的熱力將水加熱以產生蒸汽去推動渦輪機來發電，太陽能熱力發電可能將在美國、非洲、印度和中東得到發展。到2030年太陽能的成本將為每兆瓦時100美元以下，并將與燃料一較高下，屆時化石燃料的碳價格每噸50美元左右，在2050年前碳價格可增至每噸150美元。屆時太陽能發電會超越石油、風力、水力與核能等而成為主要的電力來源。全球每年將可減少排放二氧化碳達60億噸以上，人類將可扭轉片面依賴化石能源所造成的環境污染。

　在化石能源日趨耗盡和環境惡化的雙重壓力下，太陽能等可再生能源受到空前重視。太陽能光伏產業作為可再生能源領域的生力軍，已成為世界上增長最快的高新技術產業之一。為適應太陽能逐步強化的地位，要建立多元化新能源利用體系，合理均衡地發展新能源，相應地要優化電網配套運行。目前電力系統以石化能源的火電系統為主，用其他輔助能源進行調峰；今后將以太陽能等可再生能源作為主力，原有的火電機組作為調峰，相應的電力系統必須進行改造，電價也必須進行改革。

　我國太陽能開發勢頭強勁。太陽能產業是我國在全球領先的高科技產業。目前，我國已經成為太陽能電池生產第一大國，光伏產品的份額有望占到全球份額的50%以上。從頂層設計來講，到2050年我國整個能源需求將達到52億噸標準煤，可再生能源在整個能源需求里占到40%，在電力需求里火力發電要從現在的72.5%下降到30%左右，綠色清潔能源達到70%的比例，而這其中光伏發電將會起到決定性的作用。