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主题:【原创】有机太阳能:中国发展的的一个战略选择(之一) -- 井底望天

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家园 【原创】有机太阳能:中国发展的一个战略选择(之三)

当然,平心而论,这个世界上不存在没有补助的能源。你看一下石油,天然气,煤炭和核电站,不论是美国,中国,日本,还是欧洲,都补贴得挺厉害的。因此硅晶体太阳能要争取政府补贴,算是师出有名。

不过,这个行业自己也必须争气,把成本降下来。按照硅谷半导体行业的历史经验,就是每十年,生产成本就要降一半。以硅晶体太阳能的发展来看,从1979年的世界总产量5MW,到2006年,变成了2000MW,而电池系统批发价,则是从32美元,下降到了3美元多。确实做到了每10年,降一半。

这个过程的实现,主要来源于科技进步,工艺革新,产能扩大,良性竞争,和规模效应。在制造工艺上的进步,是硅基电池的光电转换率越来越高,电池厚度变薄了,电池重量变轻了。

1995年,在斯坦福大学教电力工程的Richard Swanson教授,自己跑出来开了公司SunPower。他当时就是确信太阳能电池的成本,进入了标准的经验曲线,就是成本和产量变化。这个曲线表明了每当产量翻倍的时候,价格就要下降18%。后来他的公司,在2002年,得到了半导体大公司Crypress的亲眯,大量注资。并于2005年间成功上市,和后来中国由施正荣博士创立的无锡尚德,成了股市上大宠儿。

因为美国在半导体行业的巨量优势和数十年经验,将成本大幅度降下来的第一条道路,就是将产业超大规模化。这条道路的理论奠基是在2004年,当时在HP任职的Marvin Keshner和同伴Rajiv Arya为美国能源部国家再生能源研究所,撰写了题为“超大规模电池系统制造对成本降低的潜力研究”的报告。在这个报告中,他们认为最终可以将太阳能电池系统降低到每峰瓦一美元。

在报告中,他们提到的各项革新,包括生产过程自动化来减少停工,增加产出,优化系统生产线的停工和维修周转,大规模提高生产线的生产能力,选用最优化的25到30年使用寿命的材料,缩短工序间的运输距离,减少中间过程等等。而Keshner后来创立了OptiSolar公司,来实现他提出的方案。

其实美国选择了硅晶体作为其太阳能的道路,和这批硅谷的半导体大牛们的推动有关系。这批人士大多有在大规模集成电路,平板显示器,计算机硬盘等等领域,有非常丰富的经验,因此用这些经验来做一个行业的华丽转身,不足为奇。

从工艺上来看,就是从半导体到电池板只不过是产品变化,而整个低成本,高产量,流水线,半导体为基础的制造过程最好就可以重复使用。其实在高科技革命之前,美国的半导体芯片和电路板,是在能源工业的电网和输电技术的基础上兴起的。而以半导体的处理器芯片和三级管,则为人类带来了大规模生产的收音机,电视机,电脑和其他消费电子产品。

这个基础的核心,就是美国人把持的两大技术核心—能源和半导体。第一次半导体革命,带来了电脑和消费者电子产品,而第二次半导体革命,就是半导体向能源的回归,把自己变成能源的来源。

从这里可以看出美国人的道路,那就是要把新能源的发展,和国家对关键技术的控制,紧密地联系在一起。通过对能源技术和半导体技术的合流,来主导世界的技术发展方向,并以此来确保美国的国际竞争力。因此在这个技术上,开辟出一条完全不同的新路,来打破美国控制的局面,就是一个国家未来国际竞争力之争。

看不明白这一个关键,就会被人家拿出来的一大推技术理由把你忽悠糊涂了。人家摆出一大堆道理,把硅晶体的优势说得玄玄乎乎,最好就是让你一起上船,把产业链里最低端,利润最薄的那一块给你糊口,然后人家就控制最关键的技术,吃最大的鲍鱼,还和你一起建立全球领先的产业链呢。

结果是什么呢?不如你做那些容易活?你生产,俺卖给你天价的生产线?专利费还是俺要了,你就做成品,好不好?

欧洲人当然没这么傻。人家在进来抢这个蛋糕的同时,比如说德国公司Q-Cells的兴起,也不忘一颗红心,多种准备。一方面拼命发展自己占优势的太阳热能,一方面加大对非硅晶体太阳能的研发,例如在有机太阳能的投入上,也是上了国家计划。

当然美国人也是有两手准备,担心一旦别的国家在非硅晶体上有所突破,那自己的黄粱梦一破,就束手无策了。他们同时进行的就是俺说的第二条道路,发展非硅晶体道路。

这条路子的头一个波浪,就是俺成为第二代的薄膜太阳能。这里面有希望通过计算机硬盘镀膜的溅射技术(sputtering)来实现CIGS薄膜的Miasole公司,以及同类的NanoSolar公司,也包括做纳米结构二氧化钛的Konarka(后来转做有机太阳能),还包括做碲化镉的First Solar等公司。

原先大家的目标是在2015年,希望可以做到1美元一峰瓦的价格,不过First Solar在2008年的最后一个季度,因为产量规模大的原因,暂时突破了0.98美元一峰瓦的记录。而以CIGS技术为基础的公司,则将目标定到了0.75美元。不过这些都还是在设备成本的范畴上,加上安装成本,要到2美元,还是有一段距离。

而同时号称第三代太阳能的有机太阳能开始横空出世了。将整个行业的发展带入了一个更加精彩纷云的局面。

表1 主要太阳能电池技术分类比较

技术分代 太阳能电池类型 原材料 生产工艺 光电转化效率

第一代:

晶体硅太阳能电池 单晶硅 生产过程污染高,能耗大 工艺繁琐,成本高昂 16%-18%

多晶硅 生产工艺较单晶硅简单,但成本仍较高 12%-14%

第二代:

无机薄膜太阳能电池 非晶硅薄膜 生产消耗的硅料相对第一代太阳能电池有所减少 生产工艺较第一代太阳能电池有较大简化,但受到高真空过程的局限,生产设备也较昂贵 6%-8%

铜铟镓锡 铟的储量稀少,不足以支撑大规模生产 11%

碲化镉 原料镉有剧毒,碲储量比白金还稀少 9%

第三代:

新技术概念 有机太阳能电池 原材料成本低廉 生产工艺简单 6%-7%

染料敏化太阳能电池 生产工艺比有机太阳能电池复杂,电池中包含液态电解质 5%-12%

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