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当今世界,能源问题已成为国际争端的触发点。寻找安全、清洁、经济的新能源,已成为人们通过科技手段,摆脱能源困境的必然选择。这已经不是技术问题,而是国家间战略竞争的高地。比如,高效太阳能电池技术就是这样一个属于重大科技突破的项目。对此类项目应该采取什么方法来培育呢?这是个问题。 目前,我国正处于创新驱动发展的关键时期,正面临从高速增长向科学发展转型的挑战,面临着对“全球价值链”原有分工秩序和角色的挑战。我们必须根据我国的基本国情以及所面临的国际环境,围绕国家战略,选择和培育对我国经济社会有“支撑”与“引领”作用的重大技术,力争取得新的突破,以把握我国的发展主动权,提升我国的国际地位。 所谓重大技术,是指其技术地位在众多技术中处于核心、关键的地位。具体衡量主要包括三个层面:一是是否具有基础性;二是是否具有公共性;三是是否具有战略性。重大技术既不是三项指标的机械相加,也不是相乘,而是基础性、公共性和战略性的融合。 当下,第三次工业革命的核心是新能源革命,高效太阳能电池技术作为提高太阳能利用率的关键,代表了先进的技术发展方向,对我国光伏产业的结构调整和可持续发展具有重要影响,属于当前应该发展的重大技术之一。对于高效太阳能电池技术而言,我们已“不是要不要发展的问题,而是怎么使其更好发展的问题”。 高效太阳能电池技术发展现状 鉴于太阳能资源丰富、廉价、安全、无污染、可自由利用等特性,太阳能利用日益受到各国政府和普通民众的关注。作为太阳能利用重要形式的太阳能发电,是一种可持续的能源替代方式,近年来实现了快速发展。 按照技术类型,太阳能发电主要分为光伏发电和光热发电两类;其中,光伏发电是以太阳能电池技术为核心,将太阳能直接转换为电能的技术。目前,因成本居高不下,这项技术尚未能普及。但随着太阳能电池技术水平的不断提升、规模效应的增强、价格不断下降,以高效太阳能电池技术为核心的光伏发电将会得到广泛应用。 1.高效太阳能电池相关技术特点 太阳能电池(solar cell,SC)具有持久性、清洁性和灵活性等优点,并且在转化过程中,无污染、无噪声,既可以直接为小型电器提供离网电能,又可以进行并网发电,应用前景广阔。 太阳能电池是光伏发电系统的核心,其开发和制造是光伏产业链中最关键、最重要的一环,将直接影响到太阳能发电的普及和发展。有效提高太阳能电池的光电转换效率,降低制造、应用成本并实现发电稳定性,是高效太阳能电池开发、制造中必须要解决的关键问题。 目前,普通太阳能电池产业化水平的光电转换效率大致为,单晶18%-19%、多晶17.3%-17.8%,非晶硅薄膜8%~9%。根据国务院发布《国务院关于促进光伏产业健康发展的若干意见》,明确提出新上光伏制造项目应满足单晶硅光伏电池转换效率不低于20%、多晶硅光伏电池转换效率不低于18%、薄膜光伏电池转换效率不低于12%。 >20%>18%>12%。当然,高效太阳能电池也是一个随时间变化而变化的概念。 太阳能电池是一种利用“光生伏特效应”原理将太阳能转化为电能的半导体器件,其核心原材料是可释放电子的半导体物质。电池产品主要分为以晶硅电池为代表的太阳能电池,和以硅基薄膜、碲化镉(CdTe)电池、硒铟铜(CuInSe)电池、硫化镉(CdS)电池、铜铟镓硒(CIGS)电池、砷化镓(GaAs)叠层电池等薄膜电池为代表的太阳能电池,以及以染料敏化电池-光电化学电池(Grātzel电池)、有机电池、多结(带隙递变)电池、热载流子电池等新型电池及新概念电池为代表的太阳能电池。 截至2013年底,太阳能电池产品中,晶体硅太阳能电池(主要是P型单晶硅电池和多晶硅电池)占据市场主导地位,市场占有率超过90%;薄膜电池的市场占有率不到10%;新型电池及新概念电池大多处于实验室阶段或中试阶段,尚未大规模产业化。 |