編者按：1月9日下午，由亞洲光伏產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)、保利協(xié)鑫能源控股有限公司聯(lián)合主辦的第四屆光伏產(chǎn)業(yè)鏈創(chuàng)新合作高峰論壇在蘇州舉行。
中山大學(xué)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所所長(zhǎng)沈輝教授應(yīng)邀在會(huì)上作《光伏的過(guò)去、現(xiàn)在與未來(lái)》主旨報(bào)告。
沈輝教授主要觀點(diǎn)認(rèn)為，
·中國(guó)有上萬(wàn)年?duì)N若繁星的太陽(yáng)文化，使得中國(guó)對(duì)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)情有獨(dú)鐘。中國(guó)古代也是有科學(xué)的，但是并沒(méi)有形成系統(tǒng)，只是注重了技術(shù)的傳承。
·光伏產(chǎn)業(yè)的科學(xué)理論、技術(shù)裝備源于西方，但是，中國(guó)的優(yōu)秀企業(yè)家消化國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，推動(dòng)了中國(guó)光伏發(fā)展步伐領(lǐng)先全球。
·目前半導(dǎo)體材料技術(shù)、晶體硅生產(chǎn)工藝基本原理很難被顛覆，萬(wàn)變不離其宗。異質(zhì)結(jié)等新型硅基太陽(yáng)電池有更大的發(fā)展空間，也是中山大學(xué)太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所團(tuán)隊(duì)主要的研究方向。
·光伏和建筑融合應(yīng)該更加美觀、更有設(shè)計(jì)感，使每個(gè)建筑都有靈魂和生命，這是很大的一個(gè)市場(chǎng)。與高速公路及高鐵結(jié)合的光伏交通長(zhǎng)廊、太空發(fā)電應(yīng)該引起更大的重視。
以下為現(xiàn)場(chǎng)速記內(nèi)容。
光伏對(duì)我們來(lái)說(shuō)不是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，或者不僅僅是一個(gè)產(chǎn)業(yè)，光伏對(duì)我們來(lái)說(shuō)就是一個(gè)偉大的事業(yè)。光伏產(chǎn)業(yè)它的周期有多長(zhǎng)?只要我們?nèi)祟愡€在，地球還在，太陽(yáng)還在，太陽(yáng)能光伏這個(gè)產(chǎn)業(yè)就會(huì)持續(xù)到那個(gè)時(shí)間，我們?nèi)祟愐簧聛?lái)就會(huì)看到太陽(yáng)。
主要是談幾個(gè)方面，過(guò)去談什么，我談文化;現(xiàn)在講科學(xué)發(fā)現(xiàn)與技術(shù)進(jìn)步，未來(lái)，我會(huì)談一下我的感想。
過(guò)去，三天三夜談不完，我寫了一本《我心中的太陽(yáng)》，這本書基于神話、科學(xué)、文化、佛學(xué)、藝術(shù)、哲學(xué)于一體歌頌太陽(yáng)。兩個(gè)“太陽(yáng)”，一個(gè)是物質(zhì)的太陽(yáng)，另外一個(gè)更重要的是在我心里面的精神的太陽(yáng)。為什么我們中國(guó)太陽(yáng)能產(chǎn)業(yè)這么情有獨(dú)鐘?中國(guó)人有燦爛的太陽(yáng)文化，有八千年、上萬(wàn)年的太陽(yáng)文化，你們想跟我們?cè)诠夥弦粻?zhēng)高低，沒(méi)門。
從神話開始，盤古開天地，最后他渾身都變成了山河，左眼變成太陽(yáng)，右眼變成月亮，這是最早的太陽(yáng)和月亮的來(lái)源。伏羲和女媧，伏羲手舉太陽(yáng)，女媧手舉月亮。然后“太極生兩翼”，日經(jīng)就是太陽(yáng)的規(guī)律。中國(guó)有三大奇書，《皇帝內(nèi)經(jīng)》、《山海經(jīng)》、《易經(jīng)》，到現(xiàn)在也不知道誰(shuí)寫的，哪個(gè)年代寫的，都是和太陽(yáng)相關(guān)的。三皇五帝，有一個(gè)夫人生了十個(gè)太陽(yáng)，還有一個(gè)夫人生了十二個(gè)月亮，大家看來(lái)《山海經(jīng)》是杜撰的，但是今天來(lái)看是對(duì)的，所講的在三星堆都找到原形，說(shuō)明古代文化是相輔相成的。
另外一個(gè)是《詩(shī)經(jīng)》里面早就發(fā)現(xiàn)日食的記錄，很多學(xué)者說(shuō)中國(guó)沒(méi)有科學(xué)，我反對(duì)。中國(guó)古代是有科學(xué)的，但是我們沒(méi)有形成系統(tǒng)，我們只是注重了技術(shù)的傳承，沒(méi)有把科學(xué)展示出來(lái)?！对?shī)經(jīng)》里面就有最早的日食記錄，在尚書里面。
《山海經(jīng)》里面的“下有湯谷，湯谷上有扶桑”，就是大樹，上面有10個(gè)太陽(yáng)。每天早上一個(gè)太陽(yáng)輪流工作。10個(gè)太陽(yáng)晚上洗澡沐浴，所以大家看到每天早上太陽(yáng)都是干干凈凈的。所以九日居下枝，一日居上枝，上面就是10個(gè)鳥，10個(gè)太陽(yáng)，有6棵，現(xiàn)在兩棵恢復(fù)原處進(jìn)行展出，這是和《山海經(jīng)》對(duì)應(yīng)起來(lái)，這是有緣由的。
成都是非常有文化的城市，挖出來(lái)的太陽(yáng)神，中間就是太陽(yáng)化作12道光芒，外面4只鳥。這是古代的背著太陽(yáng)，然后象征著東西南北也象征著春夏秋冬。成都的天府廣場(chǎng)就是太極，現(xiàn)在很多人講長(zhǎng)江文明說(shuō)不定比黃河文明更古老。
這次的馬王堆我等了兩年，去年才開放。所有馬王堆的遺物全部搬到湖南博物館了，那里面展出它的T形帛畫，照得不清楚由電腦展析，有天上的，有地界的，天上的就有太陽(yáng)，太陽(yáng)里面也有一只鳥，這在《山海經(jīng)》、《淮南子》里面都是對(duì)應(yīng)的。
在廣東肇慶，有一個(gè)睡佛，每到3月份、9月份太陽(yáng)栩栩下落像落到睡佛口中，這就是臥湖吞丹自然景觀，這是非常奇妙的景觀。
頤和園17孔橋，每到冬至前后，太陽(yáng)會(huì)照到每一個(gè)橋孔，好像橋發(fā)出燈光一樣的，然后介紹說(shuō)是古人無(wú)意而為，可能是碰巧了。但是我想它低估了古人的智慧，也許人家專門設(shè)計(jì)的也有可能。英國(guó)的那個(gè)巨石陣，太陽(yáng)冬至穿過(guò)一個(gè)橋洞，就是一個(gè)天文臺(tái)。還有少數(shù)民族地區(qū)新疆，也有非常有名的八卦，八卦怎么來(lái)的?都是從伏羲的陰陽(yáng)開始的，和天下都是有關(guān)系的。
云南楚雄太陽(yáng)歷文化公園，彝族以火為圖騰，有射日射月的神話人物支格阿龍，一直使用一年十個(gè)月的太陽(yáng)歷法。
說(shuō)沒(méi)有科學(xué)，這就是最大的科學(xué)。二十四節(jié)氣就是太陽(yáng)和地球之間每15度就是一個(gè)節(jié)氣，這是太陽(yáng)光中度的不同，強(qiáng)度、投影、角度不同造成了我們地球上多種的環(huán)境，多種的生態(tài)，這就是我們古代一個(gè)偉大的發(fā)明，這就是科學(xué)的知識(shí)。還有，我們最早的祭祀日軌，這是皇家才有可以宣布這個(gè)時(shí)間，大家到太和殿、乾清宮都有日軌，這是赤道式的日軌，這也是太陽(yáng)記時(shí)的一個(gè)印記。
另外還有一個(gè)神奇的是陽(yáng)燧，我們?cè)谇爻臅r(shí)候大量用青銅，對(duì)著太陽(yáng)8厘米的直徑，如果有太陽(yáng)直照瞬間把火點(diǎn)起來(lái)，我現(xiàn)在就做這樣一些東西，瞬間就可以把煙和樹葉點(diǎn)燃，這就非常神奇的，我們不僅僅是有文化、有傳說(shuō)還有過(guò)硬的技術(shù)。
我們是搞太陽(yáng)能的，應(yīng)該說(shuō)我們這個(gè)事業(yè)是有深厚的文化底蘊(yùn)的。我收集了很多，光古書就相當(dāng)于一百本，包括楚辭里面的大量跟這個(gè)相關(guān)的，我收集了非常多。
下面講講現(xiàn)在，這一點(diǎn)我想我們現(xiàn)代科學(xué)就是太陽(yáng)的科技是從西方開始的，這是沒(méi)有疑問(wèn)的，首先是貝克勒爾19歲的時(shí)候做電化學(xué)實(shí)驗(yàn)，就發(fā)現(xiàn)了光電流現(xiàn)象，然后就是德國(guó)的赫茲做無(wú)線電發(fā)現(xiàn)了光電效應(yīng)。我們搞太陽(yáng)電池是跟愛(ài)因斯坦有巨大關(guān)系的，因?yàn)閻?ài)因斯坦給了光子的概念，愛(ài)因斯坦建立了光電效應(yīng)方程。后來(lái)，貝爾實(shí)驗(yàn)室三位科學(xué)家建立太陽(yáng)能電池理論，首先太陽(yáng)電池先是解決地面的電話機(jī)用電，后來(lái)一看天上更管用，這就是美國(guó)光伏大會(huì)的大獎(jiǎng)“威廉獎(jiǎng)”的來(lái)源，是威廉先把太陽(yáng)能電池用于衛(wèi)星上面的。
這是有一系列科學(xué)的基礎(chǔ)，非常遺憾三位沒(méi)有拿到諾貝爾獎(jiǎng)，我有三位采訪的講話，特別是左邊的這位他還講，他做太陽(yáng)電池時(shí)沒(méi)想到用到衛(wèi)星，他那個(gè)時(shí)候1954、1955年根本沒(méi)有衛(wèi)星，所以太陽(yáng)能電池最大的貢獻(xiàn)就是“天上人間”，如果沒(méi)有太陽(yáng)能電池就沒(méi)有今天的科技和太空技術(shù)，現(xiàn)在在地面上發(fā)揮了作用。
我總結(jié)中國(guó)光伏是三部曲：首先晶體硅組件，通過(guò)尚德、天合等一批企業(yè)做到世界第一，另外是賽維、晶龍硅片的做到第一。最難的就是多晶硅，2001年我跑四川的739，當(dāng)時(shí)9臺(tái)爐子，每年只有20噸。最后，保利協(xié)鑫啃下了這個(gè)硬骨頭，再加上裝備，我們產(chǎn)業(yè)鏈打通了，這四部曲，中國(guó)都是霸主。第五部曲就是有沒(méi)有顛覆性的技術(shù)，如果顛覆性的技術(shù)出來(lái)了，我們會(huì)措手不及，但是我是學(xué)半導(dǎo)體的，我是普利斯頓材料專業(yè)的，我還是相信硅，取代硅片不容易的，除非半導(dǎo)體顛覆。
這個(gè)就是一個(gè)Peter F.Varadi，它建立第一個(gè)太陽(yáng)能電池廠是給地面用的，這是第一家太陽(yáng)能電池廠，《太陽(yáng)升過(guò)地平線》這個(gè)書寫了兩個(gè)“中國(guó)奇跡”，這是他先寫的。
下面我說(shuō)一下關(guān)于基本思路，我認(rèn)為新型硅基太陽(yáng)電池是有大量的發(fā)展空間，包括異質(zhì)結(jié)。
我們的團(tuán)隊(duì)就是研究新型技術(shù)，到今天，毫不疑問(wèn)地講我們中國(guó)的光伏是霸主，但是任何一個(gè)裝備、任何一個(gè)現(xiàn)象都是西方人發(fā)現(xiàn)的，我們的科學(xué)家沒(méi)有貢獻(xiàn)太多的力量，主要是企業(yè)家消化國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)站起來(lái)的，這對(duì)搞科研的人是非常大的壓力。
下一步該怎樣做，這么多年我們堅(jiān)持硅片是基礎(chǔ)，在硅片上面我們要找別的材料來(lái)做成異質(zhì)結(jié)的材料，沒(méi)有擴(kuò)散過(guò)程，PVD的方法，就是環(huán)保的方法做，我們主要是硫化物、氧化物系列和金屬、氧化物、金屬多層膜系列。
如果公布的話，我們有6項(xiàng)都是世界紀(jì)錄，但是還未得到大家的認(rèn)可，都是在實(shí)驗(yàn)階段。
比如說(shuō)硫化銦這個(gè)系列我們是做得最高的，硅片上面鍍兩個(gè)膜，一下就出來(lái)了。我們內(nèi)部都在抓緊，另外還有多層膜的技術(shù)，這個(gè)概念是我們現(xiàn)在文章也提出來(lái)的，我們也做到了20%多的效率。
用金屬膜的，我們做到22%的效率，但是這個(gè)是沒(méi)拿到產(chǎn)權(quán)，我們現(xiàn)在知識(shí)專利，文章已經(jīng)出來(lái)，但是我們自主開發(fā)、自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、包括專利、國(guó)際專利我們都申報(bào)過(guò)了。
最后講講光伏發(fā)展的最高境界。原理我認(rèn)為很難突破，光伏效應(yīng)。什么叫光伏效應(yīng)?沒(méi)有嚴(yán)格的物理學(xué)定義，實(shí)際上光伏效應(yīng)是在液體里面，電化學(xué)發(fā)現(xiàn)的，但是和我們現(xiàn)在是半導(dǎo)體里面產(chǎn)生光分載離子，光合作用也可以做的，但是效率極低。我想半導(dǎo)體材料大概很難顛覆，生產(chǎn)工藝，將來(lái)熱擴(kuò)散、離子注入，會(huì)不會(huì)由CVD、PVD物理沉積來(lái)代替。一般的物理鍍膜，大規(guī)模的生產(chǎn)包括幕墻玻璃這樣的，這是非常低廉價(jià)的。另外是異質(zhì)結(jié)、光譜轉(zhuǎn)換效率方面，從轉(zhuǎn)換效率單結(jié)30%，多結(jié)50%聚光，現(xiàn)在最高46%。
太陽(yáng)電池發(fā)電分很多的步驟，電子空芯怎樣走，什么擴(kuò)散程度等都是有關(guān)聯(lián)的，還有光譜，根據(jù)你的進(jìn)站寬度哪個(gè)地方最適合，最后哪塊面積最大，從理論上哪個(gè)地方是光譜利用率最高的，跟它的波長(zhǎng)、頻率和分布匹配。萬(wàn)變不離其宗。
當(dāng)然光伏建筑現(xiàn)在太便宜了，一磚一瓦做成建筑材料就是巨大的市場(chǎng)。做薄膜有它的優(yōu)點(diǎn)和特點(diǎn)，但是晶硅同樣可以做成光伏瓦、光伏幕墻一樣地漂亮，像低碳建筑。另外在汽車上、郵船上，最高的境界就是太空發(fā)電，那么我想建筑方面我不去多說(shuō)。
光伏跟建筑融體，每個(gè)建筑都有了靈魂和生命，每天早上太陽(yáng)升起和落下都和太陽(yáng)一起對(duì)話，太陽(yáng)從此有了靈性。但是這個(gè)一定要有機(jī)地打造，讓建筑學(xué)家首肯，不要蓋上去以后很難看，像補(bǔ)上一個(gè)補(bǔ)丁。一個(gè)建筑沒(méi)有太陽(yáng)能就是丑陋的建筑，一定是要集成到這樣的水平，所以建筑是非常根本的方向，老城區(qū)改造等，這都是成片的，完全可以用晶硅做成建筑材料，開創(chuàng)我們的建筑系列，這是非常大的產(chǎn)業(yè)開發(fā)，中國(guó)的別墅十個(gè)有一個(gè)用就不得了，這是多大的市場(chǎng)。
另外非常遺憾，我們是光伏大國(guó)，我們遍地都是太陽(yáng)電池，能拿出好看的基本上沒(méi)有，蘇州是非常有文化的，在蘇州的太湖邊上，蘇州的景區(qū)能否光伏搞幾個(gè)像樣和標(biāo)志性的項(xiàng)目，震撼性的項(xiàng)目，像日本就有，你看小小的電池做得多漂亮。我們要有宣傳的力量，光伏是很神奇的，政府要在景區(qū)高科技地做出來(lái)，這在現(xiàn)在沒(méi)有這樣的東西，非?？上?。所以希望協(xié)鑫能夠帶頭能夠把這個(gè)東西弄出來(lái)。
另外在船上面，可以把太陽(yáng)能電池集成，包括飛機(jī)上的，動(dòng)力2號(hào)在南京作宣傳時(shí)，我也是配合給它做報(bào)告的。說(shuō)不定過(guò)幾年太陽(yáng)飛機(jī)就可以商用化了，所以在這方面我們要有所準(zhǔn)備和積極靠攏。
我認(rèn)為我們有兩個(gè)重要的市場(chǎng)沒(méi)有引起重視，通過(guò)協(xié)鑫等領(lǐng)軍企業(yè)，能否向政府提出來(lái)，就是光伏交通長(zhǎng)廊，在所有的高鐵、高速公路邊上建起來(lái)，這完全是有100個(gè)GW和上千個(gè)GW的容量，不占地方，而且隔音、隔欄，這也是交通配套的，這個(gè)將來(lái)是了不起的，我們?cè)诮K省能否將它做成重大的工程將它做起來(lái)。還有是太空發(fā)電，因?yàn)槲覀冏笥也涣?，?guó)家已經(jīng)在重慶做前期研究了，那我們晶硅該怎樣配合，所以全部用砷化鎵是不可信的，太空電站肯定是晶硅首當(dāng)其沖。為什么我們是做P型硅的，P型硅就是天上用的，包括半導(dǎo)體都做了詳細(xì)的實(shí)驗(yàn)，這里面我們能否在南海建立空間電站，現(xiàn)在大家在爭(zhēng)議南海那么大廣的地方，我們做微波接收站，全部利用起來(lái)，然后向珠三角、長(zhǎng)三角供電。
因?yàn)槿毡?030、2040年就要實(shí)現(xiàn)了，2003年我見(jiàn)到一個(gè)日本的專家，他將近70歲了，他說(shuō)他在造空間電站，我說(shuō)什么時(shí)間實(shí)現(xiàn)?他說(shuō)2030年。
在高速公路上可以做得非常漂亮，我們可以把這個(gè)變成重大的專項(xiàng)。你看鐵路的隧道上全是太陽(yáng)能電池，這是第一輛太陽(yáng)電池直接驅(qū)動(dòng)高速列車的，比利時(shí)的，當(dāng)時(shí)作為一個(gè)亮點(diǎn)，我們高鐵做起來(lái)就不怕大雪，這是多大的工程，光伏交通長(zhǎng)城就可以100個(gè)GW、200個(gè)GW。還有一個(gè)是美國(guó)人提出來(lái)的，日本人和美國(guó)人已經(jīng)做了前期的工作了，太空的原理不說(shuō)了，就是微波方面。如果是太空間站24小時(shí)滿負(fù)荷發(fā)電，就不存在說(shuō)不穩(wěn)定了，就是連續(xù)發(fā)電的。那我想這個(gè)能不能實(shí)現(xiàn)我們?cè)?.6萬(wàn)公里的高度，當(dāng)然還有人提出來(lái)在月球上，但是太遠(yuǎn)了。
這個(gè)日本已經(jīng)在做了，大概在2030年在東京直接供電，大家也知道中國(guó)已經(jīng)開始了，在重慶已經(jīng)設(shè)點(diǎn)，開始做前期微波，先做一個(gè)小范圍的比如說(shuō)幾百米高度的微波發(fā)射，微波接受發(fā)電。當(dāng)然如果能夠終端解決太陽(yáng)，能夠一勞永逸地解決能源問(wèn)題，將來(lái)到外星球生活，也是靠太陽(yáng)。有時(shí)候我想我們生太早了，再過(guò)一百年說(shuō)不定我們?cè)诨鹦巧狭耍赡芤话倌暌院?、兩百年以后更加精彩，我們真的可以做?mèng)想一想了。
我們要堅(jiān)定不移地做這一偉大事業(yè)，謝謝!
原標(biāo)題：沈輝：以硅片技術(shù)為基礎(chǔ) 新型硅基太陽(yáng)能電池有更大發(fā)展空間
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