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文眼

當(dāng)今世界，能源問(wèn)題已成為國(guó)際爭(zhēng)端的觸發(fā)點(diǎn)。尋找安全、清潔、經(jīng)濟(jì)的新能源，已成為人們通過(guò)科技手段，擺脫能源困境的必然選擇。這已經(jīng)不是技術(shù)問(wèn)題，而是國(guó)家間戰(zhàn)略競(jìng)爭(zhēng)的高地。比如，高效太陽(yáng)能電池技術(shù)就是這樣一個(gè)屬于重大科技突破的項(xiàng)目。對(duì)此類項(xiàng)目應(yīng)該采取什么方法來(lái)培育呢？這是個(gè)問(wèn)題。

——亞夫

目前，我國(guó)正處于創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，正面臨從高速增長(zhǎng)向科學(xué)發(fā)展轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，面臨著對(duì)“全球價(jià)值鏈”原有分工秩序和角色的挑戰(zhàn)。我們必須根據(jù)我國(guó)的基本國(guó)情以及所面臨的國(guó)際環(huán)境，圍繞國(guó)家戰(zhàn)略，選擇和培育對(duì)我國(guó)經(jīng)濟(jì)社會(huì)有“支撐”與“引領(lǐng)”作用的重大技術(shù)，力爭(zhēng)取得新的突破，以把握我國(guó)的發(fā)展主動(dòng)權(quán)，提升我國(guó)的國(guó)際地位。

所謂重大技術(shù)，是指其技術(shù)地位在眾多技術(shù)中處于核心、關(guān)鍵的地位。具體衡量主要包括三個(gè)層面：一是是否具有基礎(chǔ)性；二是是否具有公共性；三是是否具有戰(zhàn)略性。重大技術(shù)既不是三項(xiàng)指標(biāo)的機(jī)械相加，也不是相乘，而是基礎(chǔ)性、公共性和戰(zhàn)略性的融合。

當(dāng)下，第三次工業(yè)革命的核心是新能源革命，高效太陽(yáng)能電池技術(shù)作為提高太陽(yáng)能利用率的關(guān)鍵，代表了先進(jìn)的技術(shù)發(fā)展方向，對(duì)我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和可持續(xù)發(fā)展具有重要影響，屬于當(dāng)前應(yīng)該發(fā)展的重大技術(shù)之一。對(duì)于高效太陽(yáng)能電池技術(shù)而言，我們已“不是要不要發(fā)展的問(wèn)題，而是怎么使其更好發(fā)展的問(wèn)題”。

高效太陽(yáng)能電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

鑒于太陽(yáng)能資源豐富、廉價(jià)、安全、無(wú)污染、可自由利用等特性，太陽(yáng)能利用日益受到各國(guó)政府和普通民眾的關(guān)注。作為太陽(yáng)能利用重要形式的太陽(yáng)能發(fā)電，是一種可持續(xù)的能源替代方式，近年來(lái)實(shí)現(xiàn)了快速發(fā)展。

按照技術(shù)類型，太陽(yáng)能發(fā)電主要分為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩類；其中，光伏發(fā)電是以太陽(yáng)能電池技術(shù)為核心，將太陽(yáng)能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。目前，因成本居高不下，這項(xiàng)技術(shù)尚未能普及。但隨著太陽(yáng)能電池技術(shù)水平的不斷提升、規(guī)模效應(yīng)的增強(qiáng)、價(jià)格不斷下降，以高效太陽(yáng)能電池技術(shù)為核心的光伏發(fā)電將會(huì)得到廣泛應(yīng)用。

1.高效太陽(yáng)能電池相關(guān)技術(shù)特點(diǎn)

太陽(yáng)能電池（solar cell，SC）具有持久性、清潔性和靈活性等優(yōu)點(diǎn)，并且在轉(zhuǎn)化過(guò)程中，無(wú)污染、無(wú)噪聲，既可以直接為小型電器提供離網(wǎng)電能，又可以進(jìn)行并網(wǎng)發(fā)電，應(yīng)用前景廣闊。

太陽(yáng)能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心，其開(kāi)發(fā)和制造是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最關(guān)鍵、最重要的一環(huán)，將直接影響到太陽(yáng)能發(fā)電的普及和發(fā)展。有效提高太陽(yáng)能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低制造、應(yīng)用成本并實(shí)現(xiàn)發(fā)電穩(wěn)定性，是高效太陽(yáng)能電池開(kāi)發(fā)、制造中必須要解決的關(guān)鍵問(wèn)題。

目前，普通太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化水平的光電轉(zhuǎn)換效率大致為，單晶18%-19%、多晶17.3%-17.8%，非晶硅薄膜8%～9%。根據(jù)國(guó)務(wù)院發(fā)布《國(guó)務(wù)院關(guān)于促進(jìn)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見(jiàn)》，明確提出新上光伏制造項(xiàng)目應(yīng)滿足單晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于20%、多晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于18%、薄膜光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于12%。

當(dāng)然，高效太陽(yáng)能電池也是一個(gè)隨時(shí)間變化而變化的概念。

太陽(yáng)能電池是一種利用“光生伏特效應(yīng)”原理將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能的半導(dǎo)體器件，其核心原材料是可釋放電子的半導(dǎo)體物質(zhì)。電池產(chǎn)品主要分為以晶硅電池為代表的太陽(yáng)能電池，和以硅基薄膜、碲化鎘（CdTe）電池、硒銦銅（CuInSe）電池、硫化鎘（CdS）電池、銅銦鎵硒（CIGS）電池、砷化鎵（GaAs）疊層電池等薄膜電池為代表的太陽(yáng)能電池，以及以染料敏化電池-光電化學(xué)電池（Grātzel電池）、有機(jī)電池、多結(jié)（帶隙遞變）電池、熱載流子電池等新型電池及新概念電池為代表的太陽(yáng)能電池。

截至2013年底，太陽(yáng)能電池產(chǎn)品中，晶體硅太陽(yáng)能電池（主要是P型單晶硅電池和多晶硅電池）占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位，市場(chǎng)占有率超過(guò)90%；薄膜電池的市場(chǎng)占有率不到10%；新型電池及新概念電池大多處于實(shí)驗(yàn)室階段或中試階段，尚未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

目前，全球光伏產(chǎn)業(yè)尚處在導(dǎo)入期，有關(guān)高效太陽(yáng)能電池的多種相關(guān)技術(shù)路線都在并行發(fā)展。其中，晶硅高效太陽(yáng)能電池因具有高光電轉(zhuǎn)換率、低污染、性能穩(wěn)定不易衰減、大規(guī)模制造技術(shù)成熟等方面的優(yōu)點(diǎn)。因此，世界范圍內(nèi)以晶體硅太陽(yáng)能電池為主的高效太陽(yáng)能電池結(jié)構(gòu)，既是過(guò)去幾年的真實(shí)寫(xiě)照，而且還將會(huì)在未來(lái)十幾年持續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位。

但是，就現(xiàn)在的規(guī)模化生產(chǎn)而言，要達(dá)到上述的效率要求，可能需要我們實(shí)現(xiàn)從常規(guī)P型晶體硅技術(shù)，到P型晶體硅的PREC/PERT技術(shù)以及N型電池技術(shù)（含N型雙面、異質(zhì)結(jié)、背接觸、異質(zhì)結(jié)背接觸電池）的轉(zhuǎn)變。同時(shí)，薄膜電池與晶硅電池相比，在光電轉(zhuǎn)換效率、成本和穩(wěn)定性等方面可以進(jìn)行的改善空間較大，薄膜技術(shù)領(lǐng)域的突破有望使其成為未來(lái)高效太陽(yáng)能電池發(fā)展的熱點(diǎn)。