為甚么火的是二代薄膜電池不是三代聚光光伏？

第一代光伏技術指晶體硅光伏發電，有單晶硅和多晶硅的差別。

第二代太陽能指花式品種繁多的薄膜電池，主要有：

1）非晶、納米晶、微晶等硅薄膜，

2）CIGS即銅銦鎵硒組成的薄膜，

3）TeCd碲化鎘薄膜，

4）一個新發展是CZS3（Sn,Se,S）即由銅鋅二價元素和六價元素硒和硫還有四價元素錫組成的薄膜，優勢是材料成本低廉，而且比較豐富。

5）新出現的一個品種是，GaAs砷化鎵薄膜電池，據報導，其轉化率已高達28.4%！這可能是是諸多薄膜電池中，最有發展前景的品種。

漢能收購的CIGS即銅銦鎵硒及砷化鎵(GaAs)薄膜發電屬第二代光伏技術。

第三代光伏發電技術=太陽能煉硅+跟蹤+聚光+高效聚光硅電池。

300102乾照光電加工的砷化鎵電池外延片屬于第三代光伏技術，能否使用于二代的砷化鎵(GaAs)薄膜發電需要求證。

二代薄膜電池顧名思義就是將一層薄膜制備成太陽能電池，其用硅量極少，更容易降低成本，同時它既是一種高效能源產品，又是一種新型建筑材料，更容易與建筑完美結合。在國際市場硅原材料繼續緊張的背景下，薄膜太陽電池已成為國際光伏市場發展的新趨勢和新熱點。漢能于近年收購Solibro、MiaSolé、Global Solar Energy、Alta Devices等世界頂尖的銅銦鎵硒(CIGS)及砷化鎵(GaAs)薄膜發電技術。目前，漢能薄膜發電的CIGS及GaAs薄膜太陽能電池轉化率分別高達21%及30.8%。

A股太陽能熱的時候炒作的晶硅電池屬于第一代太陽能電池，薄膜電池屬于第二代太陽能電池，就成本而言，二代電池加工線投入成本較高，但加工成本低，而晶硅電池正好反過來，在轉換率上，薄膜電池上市之初也遠遠不如晶硅電池，市場普遍認為薄膜電池會曇花一現，筆直被三代聚光電池替代，當時的無錫尚德，放棄了薄膜電池，轉而巨資砸向晶硅電池，而漢能李河君，卻固執的堅持了下來。時過境遷，無錫尚德走向了破產的結局，而漢能薄膜，卻用三年超200倍的投資回報，助李河君登頂了首富位置。

為甚么火的是二代薄膜電池不是三代聚光光伏？

個人以為有三點：

其一，三代轉化率雖高，但需要聚光跟蹤裝置，使用場景有限；

其二，三代光伏成本居高不下，上網運營需要補貼；

其三，二代薄膜的轉化率在逐步提升，CIGS及GaAs薄膜太陽能電池轉化率分別高達21%及30.8%。

其三，李河君的經營觀點很先進——你什么時候放棄地面電站，什么時候才算真正理解了什么叫做光伏。

中國很多企業家，包括做晶硅的，都沒有理解光伏的真正意義。薄膜化、柔性化、分布式能源，移動能源才是是太陽能產業的發展方向。

李河君認為傳統光伏企業做的光伏是小光伏，我做的是大光伏，大光伏是移動能源、分布式電站，別看西北的地面電站那么大，那只是小光伏，沒有國家補貼做不了。我們不用補貼，我們筆直干。

工業為輔，民用為主真正光伏不是發電上網，而是移動能源、分布式能源，完全跟傳統能源相反，地面電站對于光伏來講不應是主流。

第三代光伏發電技術取得重大沖破

中國科學院理論物理研究所何祚庥

當代太陽能光伏產業的發展方向是第三代光伏技術。第三代發電技術，也就是綠色光伏發電技術，特點是綠色、高效（單位峰值功率發電量多）、價廉和壽命長。

第一代光伏發電技術=晶體硅光伏發電，有單晶硅和多晶硅的差別。

第二代光伏發電技術=花式品種繁多的薄膜電池，主要有：

1）非晶、納米晶、微晶等硅薄膜，

2）CIGS即銅銦鎵硒組成的薄膜，（注：漢能技術路線）

3）TeCd碲化鎘薄膜，

4）一個新發展是CZS3（Sn,Se,S）即由銅鋅二價元素和六價元素硒和硫還有四價元素錫組成的薄膜，優勢是材料成本低廉，而且比較豐富。

5）新出現的一個品種是，GaAs砷化鎵薄膜電池，據報導，其轉化率已高達28.4%！我個人認為，這將是諸多薄膜電池中，最有發展前景的品種。（注：漢能技術路線）

第三代光伏發電技術=太陽能煉硅+跟蹤+聚光+高效聚光硅電池。

當然，也有人認為是高倍聚光+跟蹤+高效聚光砷化鎵電池。

當前人們對光伏產業的發展，有不少質疑，工信部就認為光伏產業從高純硅的提煉到光伏組件的加工，有不少環節屬高耗能、高污染的行業，僅能量的回收，至少長達2~3年！原由在于，用改良西門子法加工多晶硅，耗能高達150~200度/公斤，同時又萌生出高污染環境的四氯化硅。第三代光伏技術將大幅度減少多晶硅的用量，而太陽能煉硅就不僅可少耗能，而且沒有污染，已在2011年第7期的《物理學報》，寫了一篇正式發表的論文。

為什么第三次光伏技術能大幅度節約多晶硅？其技術措施是：

1）跟蹤：已做出性能極好的，可避免風、雨、雷、雹，包括沙塵暴污染的跟蹤漏斗，至少將直射光發電量增加30%~40%。這將使多晶硅的用量減少30%~40%，而且已做到2.0~3.0元/每瓦的跟蹤成本。

2）聚光：能大幅度降低光電池硅材料和非硅材料用量。例如，4倍聚光，尤其對直射光的聚光，可將硅材料、非硅材料的每度電耗能下降到原有的1/4。

這一散熱片的突出優勢：能大幅度降低硅片工作溫度，同時也就增加了發電量和延長電池片的使用壽命。增加發電量和延長了使用壽命，也就是少使用多晶硅。

3）聚光高效硅基電池：硅電池的轉化率越高，所消耗的多晶硅就越少。目前用的是美國SunPower公司供應的轉化率為22%的n型硅基聚光電池。而很妙的是，在聚光的條件下，聚光電池，會出現非線性增長。4倍聚光導致閉路開環電壓增長了10%！因而這一n型光電池就呈現出24.5%的轉化率！很希望有新型更高效的，如砷化鎵薄膜等聚光電池的出現。

4）在所有上述解析的綠色技術中，最為核心的技術是太陽能煉硅。

太陽能煉硅有一系列優勢：a)將大幅度降低化石能源消耗，b)完全沒有四氯化硅……等污染，c)高質量，壽命長，惟有微弱的光致衰減，d)低成本，有可能將當前太陽能高純硅約250~500元/公斤的市場價下降到僅75~150元/公斤，e)將多晶硅產業變為綠色產業。

上述綠色發電技術，或第三代光伏發電技術，已有一個演示的窗口，也就是在甘肅省武威地區已建成的4倍聚光+轉盤式跟蹤，峰值功率為1兆瓦的小型光伏電站。

最近，在距北京市180公里的內蒙古多倫地區又建設一組示范電站。已選擇其中兩個轉盤（峰值功率為100千瓦）每天紀錄發電量，長期在綠色電力網上公布。

自2011年9月16日起，直到10月9日止，共發了13280度電。均勻每千瓦日發電5.5度，約是內蒙古地區同等峰值功率不跟蹤的平板式光伏電池每千瓦日均勻發電量3.5度的1.57倍。當然，這一光伏發電站年均勻日發電量是多少，要在一年以后，才能給出最終數字。

2011年第六期的《光伏產業觀察》發起一個討論，聚光光伏是顛覆我國光伏產業，還是夭折的討論。

原由是，國外已出現聚光光伏的飛躍，已做到每年以大于40%的速度迅速上升。下面是國外對聚光光伏現有和將來安裝量的統計和預測：

由于國外聚光光伏發電技術用的是砷化鎵電池片，其光電轉化率可高達30%~40%，聚光后可能大幅度降低發電成本。雖然砷化鎵價格比硅電池貴100~300倍，但400倍、1000倍或2000倍聚光后，可大幅度抵消砷化鎵光電池比硅基電池貴100~300倍的價格。可望和晶體硅以及各式各樣的薄膜電池，在價格上進行競爭。國外有報導說，在太陽能資源屬一類地區，上述高倍聚光技術，已做到0.8元/度電的發電成本。國內已有不少單位投入巨額資金，跟蹤這一新技術。據報導，四川中漢太陽能電力有限公司已投資76億元打造太陽能聚光光伏發電裝備基礎，已在成都雙流新能源產業功能區開工。而我國光伏產業中占90%以上的多數企業，均是晶體硅技術。這就提出這一新崛起的第三代光伏發電技術，是不是可能顛覆我國正在飛速發展的晶體硅光伏產業的質疑！

我們的回答是：我們很贊成大力發展聚光發電技術，應積極推進這一技術的產業化。今朝國外將‘聚光+跟蹤’光伏發電技術，稱為‘第三代’光伏發電技術，意思是說可以取代第一代的晶體硅，第二代的薄膜電池。雖然國內光伏發電專家尚有不同意見，認為應‘三者并舉’；科技部已認同了這一‘齊頭并進’的發展思路。實際上，上述發展方向已是國際主流技術共識。

我能提供的情況是，中國科學院理論物理研究所陳應天研究員獨立自主開發的‘4倍聚光+跟蹤+n型光伏電池’轉盤式發電技術。已做到的指標是：

1）峰值功率售價低。當前在內蒙古多倫地區，包括聚光漏斗在內的光伏組件、跟蹤裝置、逆變器在內的整個光伏系統每瓦峰值功率的售價已下降到1.6萬/千瓦。今朝就已做到，工信部草擬的《十二五太陽能光伏產業發展規劃（征求意見稿）》，所提出的2015年光伏系統成本下降到1.5萬元/千瓦的目標。這也是當前售價較低的薄膜電池系統的市場售價。但這一新技術每瓦峰值功率的均勻日發電量，卻大大超過各類不跟蹤的平板式光伏電池。

今朝這一4倍聚光+跟蹤+高效硅基聚光電池發電裝置的全套技術已完全成熟，已能大規模使用于國內外市場。一個新的改進是，已能向國內外市場提供高效P型硅基聚光電池，以及提供直到4倍聚光漏斗，轉盤式跟蹤系統的全套加工線，現正在設法推進全套加工線的產業化。

可惜的是，這一聚光+跟蹤發電技術，對散射光無增益，而且，這一高效p型聚光電池，雖然其每瓦售價要比n型聚光電池低出很多，其轉化率，仍比n型聚光電池低16%，而且也有微弱的光致衰減效應！在紫外線比較豐富的地區，在技術上仍需要依存于國外供應的高效n型聚光伏電池，離這一技術的全盤國產化還有一段距離。

但是，這一低倍聚光技術將不會顛覆我國正在蓬勃發展的晶體硅光伏電池產業，而是互利雙贏。

2）單位峰值功率發電量多。以青海地區峰值功率為1瓦的平板式晶體硅或薄膜電池為例，由于青海地區的日照較強，峰值功率為1瓦的平板式光電池，年發電約1.65度/瓦。（注：在內蒙古約為1.28度/瓦，在河北省北部約為1.24度/瓦，山東省約為1.23度/瓦）。由于這里采用了三大技術：a）跟蹤，直射光的發電量將增加30%~35%；b）4倍聚光導致的非線性增長，（注：聚光將導致閉路開環電壓呈對數性增長），將增加10%；c）強有力的平均散熱，視當地氣溫柔環境，將增加10%~15%。由以上這三種因素的乘積，在內蒙古多倫地區，每瓦峰值功率發電量，將是1.28×1.3×1.1×1.1=1.28×1.573=2.0度/瓦，青海地區峰值功率每瓦發電量將是1.65×1.3×1.1×1.1=2.6度/瓦，在采取進一步改進措施后，可能上升到2.8度/瓦。

3）發電成本低。由于單位峰值功率售價低，而且發電量多，已做到在內蒙古多倫地區加上聚光+跟蹤技術后，可年發電2000小時，（注：青海省將大于此數，可能上升到2600小時），因而按10年回收期計算的發電成本，將下降到0.7元/千瓦時。如果撇開勞動力成本、運輸成本等地區差別因素，青海省將下降到0.7×2000/2600=0.54元/千瓦時。

據我們所知，這是國內各企業所能做到的最低的成本電價。雖然前一時期，有的企業在競標活動中，宣布已達到0.7元/千瓦時的水平，但那是以18~20年回收發電成本來計價，而且沒有計及非得維持企業生存發展的利潤。

在發展的將來，在這一技術大規模實現產業化、規模化后，還有大幅度降價空間。例如，完全可能進一步提高硅基聚光電池的轉化效率，在實現了太陽能煉硅的產業化后，再度大幅度降低多晶硅售價，也完全有可能將4倍聚光改為6倍聚光、8倍聚光等，進一步大幅度降低發電成本。

4）單位面積發電量高。每平方米的發電功率是50~60W/m2。與此對比，一切清潔能源包括核能，（因有放射性，至少在5公里為半徑的范圍內不能住人），均占地較多。下面是各類清潔能源占地簡表：

太陽能光伏發電：4倍聚光+跟蹤，50~60W/m2；

平板式晶體硅，25~30W/m2；

各類薄膜電池，10~15W/m2；

太陽能槽式熱發電；10W/m2。

核能：10W/m2，（是不是為清潔能源，今朝有爭執）；

風能：5W/m2；

當前大規模發展光伏發電技術的困難之一，是許多地區尤其是東部、南部地價太高。北京郊區地價已高達30萬元/畝。如果在北京地區大量發展光伏發電等清潔能源，就必需大幅度節約土地用量！

也許這一特點對幅員廣闊的荒漠地區不甚緊要，而實際上為節約管線等輸電裝置，節省土地平整費用，仍是荒漠地區值得關注的問題。

5）太陽能是最便于實現和水能互補的新能源。太陽能和水能是互相補充、匹配合作，最自然的一對雙生子。水能發電有豐水季節、枯水季節的不均衡。太陽能發電有白天、夜間，和陰雨連綿、陽光明媚天氣發電的間隙性。水能發電通常年發電2000多小時，甚而只能年發電1500小時。在水量極其豐富的長江三峽，也只能年發電4000多小時。在太陽能貧乏地區，太陽能僅能發電1000~1500小時；在豐富地區，可年發電2500~3000小時。但是，連續陰雨天氣往往是水能的豐水季節；而枯水季節又往往是旭日高照的天氣。水能特點是：只要有足夠的水能的儲存，隨時可以發電，可以不發電，可以多發電，也可以少發電。其啟動和封閉僅需幾十至一百多秒鐘。所以，水能+太陽能不僅能在發電時間上相互彌補不足，而且能在穩定發電功率上相互匹配補充。而如果再有風能+抽水儲能電站彌補水能發電的水量的短缺，就不僅可用太陽能+水能+風能+抽水儲能電站+動力、儲能兼容的大型蓄電裝置的綜合發電體系，作為調整峰谷等不同需求不同的調峰電力，而且在將來還能取代火力發電+核電，充任長年發電的基本電力。

6）新發展的4倍聚光發電，還是最適合于在同一地區實現風、光互補的發電技術。原由是：當人們在同一地區實現風光互補發電時，風機葉片的陰影將不可避免地減少太陽能光電池的發電量；但在通常平板式光伏電池的設計中，除陰影將減少發電量外，還出現有嚴重的陰影堵塞效應。一片樹葉的陰影，將堵塞一大片光電池的發電通道，將至少減少10%~30%的發電量。而4倍聚光+跟蹤減少的發電量，僅等同于陰影面積；在廣闊草原或荒漠地區，風機葉片造成的陰影，惟有極微弱的電量損失。

可在同一地區實現風光互補，也就大量節約了用地。

7）新發展的4倍聚光+跟蹤的光伏發電技術，也是和環境友好兼容的技術。在荒漠地等干旱地區，這里推薦的轉盤式跟蹤技術具有的另一優勢是，所傾覆的土壤仍能平均地接受光輻射，可大幅度減少蒸發量，同時可抽取少量地下水改良土壤，促使農作物的生長和發育。只需將發電轉盤支架略為升高一些，就可將所傾覆的土地全部變為肥沃的牧場，大規模放養羊、兔、雞、鵝等，身高不超過一米的肉食動物。同樣，在水量豐富地區，這一技術也能和種養其它動植物兼容，因為轉盤式跟蹤技術僅能減少光輻照總量，不會造成長期傾覆的陰影。

8）新出現的一個亮點是，這一4倍聚光+跟蹤的光伏發電技術，非常易于在水面實現太陽能睡蓮。其最大優勢是，可利用聚光漏斗的浮力取代支撐漏斗實現跟蹤的構架。在通常轉盤式跟蹤技術中，每100千瓦將用到66噸的鋼材，約占全部售價的20%。由于這一聚光漏斗是常年浸在水中，所以極易散去聚光時萌生的巨大熱量，可又增加約10%~15%的發電量。至于水波起伏，定向跟蹤等技術問題，均不難用錨、舵等技術來處理。

陳應天教授曾做過一個實驗，將聚光漏斗擱置水下15厘米深處，歷時2個多月后，在漏斗內沒有發現絲毫水汽！而現有平板式光伏組件，通常均不能違抗水汽的干擾。

為處理許多地區土地價格過高，其最簡單的措施是，大力發展更為價廉物美的水上太陽能睡蓮技術。

其實，在國外已有類似設想。

據國際在線報導，蘇格蘭著名建筑公司ZM為格拉斯哥市由皮特理查森設計師設計出了一套可繼續能源方案，其中最引人注目的，是一種漂浮在河面上的‘太陽能睡蓮’。

科研人員在格拉斯哥市的克萊德河中擺放了一些‘太陽能睡蓮’，在外表上和真正的睡蓮很相像，但實際上是巨型的太陽能浮板，能將日間吸收到的太陽能收集起來，轉化為電能向城市輸送。ZM建筑公司的負責人表示：這種太陽能浮板轉化的電能，比通常放置在屋頂的太陽能板以及風力渦輪機轉化的更多，這是城市能源計劃中一個非常有創新性的點子。此外，由于太陽能浮板外形美觀，一旦投入使用，也將為城市增添一道神奇的風景。目前，格拉斯哥科學中心正考慮在部分河道探測此方案。

據外電報導，以色列已在他們的水庫上，放置了一個約200千瓦的小型光伏電站。

又據2011年11月9日《經濟日報》報導：

新加坡計劃建太陽能光伏浮島發電站

新加坡經濟發展局日前宣布，計劃明年在西部地區的登格水庫進行水上太陽能光伏浮島試點項目，預計2013年完成。

據解析，把太陽能極板裝置在水庫的池面上，是因為水庫里的水是淡水，沒有風浪，比在海面上建設太陽能浮島要容易得多。計劃建設中的登格太陽能光伏浮島將耗資1100萬新元（約合5500萬元人民幣），屆時將能提供2兆瓦的電量（其峰值功率約為27500元/千瓦）。若以每個月消耗400千瓦的能量來計算，登格太陽能浮島可以為450個居住在四房式組屋的家庭提供一個月的電量。

據新加坡方面稱，登格太陽能浮島是東南亞地區第一個太陽能浮島項目，新加坡將通過這個項目的試點，來探討水上太陽能浮島是不是能在新加坡有限的國土上進一步開拓出新的能源渠道。

該試點項目也將研究在水上建立太陽能極板的難度，以及這類裝置的成本和效益等。另外，此類浮島對于水庫周圍環境會帶來何種影響，也是研究的內容之一。

一般來說，太陽能浮島不但能夠合理利用土地資源，也能夠減少水的蒸發。另外，它在水面上的遮蔽處可以減少水藻的生長，同時較低的水溫也有助于提高浮島產電的效率。

新加坡經濟發展局官員認為，潔凈能源的開發對新加坡具有戰略意義，不僅可以減少對傳統能源的依靠，而且有助于經濟的進一步增長。該官員預計到2015年，新加坡的潔凈能源產業將聘用7000名員工，創造的國內加工總值將達到17億新元。如果此次試點項目成功，新加坡將進一步考慮張大使用范圍，在其他水庫也建設太陽能浮島項目。記者陶杰

據我們所知，北京地區的密云水庫、官廳水庫、十三陵水庫，共有250平方公里的水面，加上天津的水庫，共約有400多平方公里的水上面積。如以每平方米來發電50W/m2計，400平方公里的水面可裝機達2000萬千瓦之多。所以，為處理土地價格過高問題，北京市和天津市走向綠色能源的方向之一，是大力發展水上太陽能睡蓮。

在中國有許多水面可以建設大型、超大型光伏電站。中國的青海湖、鄱陽湖，太湖和洪澤湖，其面積均超過4000平方公里。中國地處云南大理市的洱海，其水面約為250平方公里。中國的渤海灣實際上是中國的內海，其傾覆的水面，超過20000平方公里。僅渤海灣就可以放置10億千瓦功率的太陽能電池板。

9）新出現的技術思維，是將4倍聚光改為6倍聚光；而與此同時，在內蒙古地區河北豐寧地區等荒漠地發電成本，下降到0.7元/1.4=0.5元/度電。而如果將這一6倍聚光技術，走上規模化，自動化和產業化，將完全能在不久的未來，實現太陽能光伏發電平價上網。而如果將這一6倍聚光+跟蹤的發電技術，移用于太陽能睡蓮，這將是比陸上發電更低廉的發電的技術。中國的東部、南部，其太陽能資源一般屬三類地區，年發電約1000~1500小時。但這一地區有大片水面可以大量放置水上電站，有大片水面可建設大、中、小型各式各樣的抽水儲能電站，同時也就能在水庫里建設水面光伏電站。所以，這一6倍聚光+跟蹤的太陽能睡蓮，將能廉價地在中國的東部、南部地區，實現光能、水能就近互補，做到平價上網。

10）前一時期，讀到一份由工信部草擬的《十二五太陽能光伏產業發展規劃（征求意見稿）》，其中除規定到2015年，我國國內光伏發電裝機容量規模要達到10GW外，在能耗方面規定到2015年，多晶硅加工實現產業規模、產品質量和環保水平的同步提高，均勻綜合電耗低于120kWh/公斤，副產物綜合利用率達99%以上，在能耗方面不合格的企業將被關停、淘汰。規劃還對光伏發電成本目標做出了預期，計劃到2015年，光伏系統成本下降到1.5萬元/kW，發電成本下降到0.8元/kWh，配電則達到‘平價上網’；到2020年，系統成本下降到1萬元/kW，發電成本達到0.6元/kWh。不難看出，這里解析的第三代光伏發電技術，尤其是新提出的6倍聚光+跟蹤+水上睡蓮的光伏發電技術，即使在陽光不甚充分地區，也有望全面達到，甚而超過《規劃》所規定各項技術指標。

問題是要怎么樣全面落實這一新興技術的產業化。

歡迎社會公眾，尤其是我國機械制造業、光伏產業共同合作推進這一新型的低倍聚光+跟蹤的光伏產業的快速發展。

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