光伏電池是把太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，盡管應(yīng)用普遍，但只占全球能量生產(chǎn)中的一小部分。按照美國(guó)俄亥俄州托萊多大學(xué)阿爾文·康帕安博士的說(shuō)法，2008年全世界生產(chǎn)的電能約為20兆兆瓦，其中僅有0.035%以光伏模式生產(chǎn)。

《用陽(yáng)光驅(qū)動(dòng)世界》白皮書(shū)指出，光伏技術(shù)的推廣受到了高成本硅材料的限制。要讓光伏電池具有廣泛適用性，需要先開(kāi)發(fā)低成本、無(wú)毒、儲(chǔ)量豐富的新型光伏材料。

產(chǎn)能呈指數(shù)式遞增

中國(guó)科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所褚君浩博士介紹，光伏技術(shù)是由美國(guó)貝爾實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)50年代首先開(kāi)發(fā)的太陽(yáng)能技術(shù)。過(guò)去10年間，全球光伏電池的產(chǎn)量呈指數(shù)式增加。按照褚博士提供的數(shù)據(jù)，1997年全世界的光伏電池產(chǎn)能約為1.258億瓦，2007 年則增加到37.334億瓦。他預(yù)測(cè)，今后每年安裝的光伏電池仍將快速增加。保守估計(jì)到2012年，這一數(shù)字將達(dá)到130億瓦。

光伏電池的生產(chǎn)主要集中在中國(guó)，且大部分用于出口。褚君浩強(qiáng)調(diào)，雖然過(guò)去幾年光伏電池生產(chǎn)有了顯著增長(zhǎng)，但該領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)仍然是科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。盡管太陽(yáng)能級(jí)硅材料的成本已經(jīng)從2007年底的每千克350～400美元下降到2008年底的每千克 100美元，但硅仍然是光伏電池生產(chǎn)中成本最高的部分，占單一太陽(yáng)能電池板成本近60％。

降低成本是戰(zhàn)略方向

褚君浩介紹了不同類(lèi)型的光伏技術(shù)。

晶體硅光伏技術(shù)占據(jù)市場(chǎng)的主要份額。全世界安裝的所有太陽(yáng)能陣列中，約87％由晶體硅構(gòu)成。但當(dāng)前晶體硅光伏技術(shù)的成本過(guò)于昂貴，需要不斷減少第一代光伏電池——晶體硅光伏電池的硅片厚度。雖然過(guò)去幾年中，硅片平均厚度已從300～350微米變?yōu)?150微米左右，但尚未進(jìn)入市場(chǎng)可承受的范圍。

與晶體硅電池相比，第二代光伏電池——薄膜光伏電池的效率較低，大多數(shù)的轉(zhuǎn)化效率為5％～10％。此外，薄膜太陽(yáng)能電池不夠穩(wěn)定，材料會(huì)因暴露于太陽(yáng)光下而變質(zhì)。但是，薄膜太陽(yáng)能電池所需要的原材料要比晶體硅電池少，且不那么昂貴。褚君浩預(yù)測(cè)，到 2012年，晶體硅光伏電池設(shè)備所占比例將從目前的87％跌落到75％，而其余的25％將由薄膜基占據(jù)。

褚君浩還提到了第三代新概念太陽(yáng)能電池技術(shù)——染料敏化太陽(yáng)能電池（DSSC）。DSSC用染料分子來(lái)吸收入射光，比晶體硅電池便宜，但效率比前兩者都低，而且也存在穩(wěn)定性問(wèn)題。中國(guó)科學(xué)院孟慶波博士指出，DSSC的一大優(yōu)點(diǎn)是較容易生產(chǎn)。在中國(guó)，研究人員正在考察DSSC中使用的傳統(tǒng)電解質(zhì)材料碘化鋰是否可以用更便宜的碘化鋁來(lái)代替，以進(jìn)一步降低成本。

對(duì)于地球是否能提供足夠的材料以滿(mǎn)足大規(guī)模太陽(yáng)能發(fā)電的需要，參加第一屆CS3研討會(huì)的英國(guó)巴斯大學(xué)的勞里·彼得博士認(rèn)為，化學(xué)家們需要重新審視過(guò)去的工作，采用更適于長(zhǎng)期、規(guī)模化應(yīng)用的新材料來(lái)進(jìn)行替代實(shí)驗(yàn)。

光伏技術(shù)未來(lái)可期

褚君浩認(rèn)為，開(kāi)發(fā)太陽(yáng)能電池技術(shù)應(yīng)遵循4個(gè)步驟：一是改進(jìn)晶體硅太陽(yáng)能電池的加工技術(shù)，即大幅降低硅成本，改進(jìn)材料和電池的加工制造工藝，從而使除硅以外的40％成本也有所下降；二是開(kāi)發(fā)薄膜和新概念光伏技術(shù)用的新材料，從而在降低成本的同時(shí)提高性能；三是不斷開(kāi)發(fā)薄膜和染料敏化光伏技術(shù)的新結(jié)構(gòu)、工藝和概念，以提高低成本產(chǎn)品的性能；四是各領(lǐng)域科學(xué)家聯(lián)合起來(lái)，共同尋找突破口。

就大規(guī)模電力傳輸而言，褚君浩提出了一個(gè)問(wèn)題：正在探索和開(kāi)發(fā)的多種光伏技術(shù)中，哪一種最成功？他分析，從效率來(lái)講硅仍然是最好的材料，未來(lái)10年硅基電池成本可望更易于接受，因?yàn)樗鼈兯�用的硅將更少。他還預(yù)測(cè)，分子有機(jī)太陽(yáng)能電池將因低成本而占有重要地位，不過(guò)在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用之前，其效率和穩(wěn)定性還需要改進(jìn)。