主题：【原创】给温家宝总理的建言：有机太阳能是中国的发展方向 -- 井底望天
家园 【原创】给温家宝总理的建言：有机太阳能是中国的发展方向 这几天，看到了财政部的文件，就是对中国的太阳能进行补贴。上网的50%，不上网的70%。证明中国政府推动新能源的决心，令人欣喜。
又看到温总理在一次座谈会上，说了这样一段话：
“我在调查中了解到，比如太阳能发电，那是新能源，但太阳能发电一哄而起的话，光是硅的提取技术没解决的话，那就是把新能源输出到国外，而把污染和能耗留给国内。”
温总理说得太好了。俺举起双手赞成。这里就把俺《花开花落》里，一位兄弟写的关于太阳能三国演义的文章贴出来，为中国新能源的方向，指出一条干净，无需太多能耗，和没有污染的道路。
这条道路，就是有机太阳能的道路。俺这样写，是因为有机太阳能最先进的专利技术，是在俺们老中手里，可以保证这个技术中国具有专利。根据俺做出的估算，这个技术可以做到成本非常低廉，就是每峰瓦，保守估计，大概是一元人民币。
太阳能产业的三国演义
在世界金融和经济危机继续向深层次演化的同时，新能源产业作为最有希望打开局面、走出困境的亮点，受到了世界各国政府不约而同的高度重视。而在新能源产业中，太阳能作为潜力最大的新能源类型，自然受到格外的关注。但与风能领域的技术路线相对成熟、清晰不同，太阳能产业的技术、市场格局还远未明朗。在这一国际竞争中，谁能抢到制高点，谁就能赢得下一个十年技术、经济、战略方面的主动权。而在这一前沿领域，力量的集中、整合、快速高效就更为关键，在政府、产业界、学术界的密切互动和高度配合方面，欧洲和美国已经为我们提供了极好的范例。
欧洲在绿色能源方面起步最早。早在1970年代，罗马俱乐部就发表著名报告《增长的极限》，警告使用化石能源的不可持续性。进入90年代以后，尤其在施罗德的“红绿联盟”执政期间，确立了以环保和新能源为重点的新兴产业发展方向。进入21世纪，气候变化的危险性和新能源的重要性逐渐被世界大多数国家所接受和认同，而欧洲的风能技术经过十几年的集中发展此时已经日臻成熟，新能源发展的前沿逐渐开始向太阳能转移。
但欧洲的太阳能发展有一个劣势，就在于西北欧的太阳能蕴藏量不足，只有西班牙、意大利等南欧国家优势明显；形成鲜明对比的是，隔海相望的北非和撒哈拉国家，是世界上太阳能蕴藏量最丰富的地区，所以如何整合欧洲的技术和北非的资源就成了一道如何创造双赢的题目。这难不倒欧洲的科学家和工程师。2003年，以德国的Gerhard Knies博士牵头的专家组开始工作，制定了以“集中式太阳能热电”（CSP）为方向和核心的技术方案，并逐步细化、优化该方案。与此同时，欧洲的智库罗马俱乐部以该方案为蓝图，积极游说欧洲各国政府、商界、产业界。因为该方案在技术特点和路线选择上，从设计之初就考虑了充分发挥欧洲在机械、自动控制领域内的雄厚积累，欧洲的科研、产业、商界不但可以从中获益，而且可以继续在世界上保持和扩大这些领域的优势，所以很快就得到了各方面的积极响应和配合。到2008年，法国和德国达成共识，以法国在政治上牵头，解决北非国家的参与问题；德国在技术上牵头，解决各种残存的技术瓶颈，法德轴心以此为旗舰项目，实现欧洲和北非国家在未来的联合。目前该项目进展顺利，前景光明。
虽然在发展太阳能等绿色能源方面着手晚于欧洲，但美国绝不简单跟随欧洲的技术方案。美国产业、技术和战略界在这个问题上有两个考虑，一个是如何在太阳能方面后来居上，确立自己技术上的领先优势，保持在高技术领域一贯的领袖地位；另一个考虑是，这个进程如何充分利用过去三十年美国在信息与电子技术方面的优势，以便抵消在金融和经济危机过程中消费电子产业全面失速导致的这方面的技术优势意义的下降。也就是说，这是硅谷精英如何导演一个“华丽转身”，从同样的硅半导体加工技术为底层共通技术，从信息过渡到太阳能的问题。
这个战略方向也是在2008年进入了成熟。在美国大选期间和当选之后，谷歌首席执行官Eric Schmidt作为奥巴马阵营的硅谷支持者，大力推动从信息技术到新能源的无缝切换和重点转移（http://www.google.org）。再加上其他从其他军用技术上的积累和领先优势（如卫星太阳能电池），美国正充分整合和发挥其既有的优势，试图走出一条不同于欧洲的技术路线。
在这样的格局背景下，中国的“大战略”是怎样的？到目前为止，中国还是以引进、跟随为主，尤其是以多晶硅、薄膜电池为代表的现有光伏产业为代表。那么中国有没有可能走出一条既不同于欧洲，也不同于美国，而有中国特色的太阳能产业的技术道路来？这是完全有可能的。当然，要做到这一点，我们要避免正面竞争，多做“田忌赛马”的战略思考，多挖掘不同的、有潜力、自己可以发挥优势的技术方向。在战略制高点的争夺中，作为有主动权的选手，欧洲不会主动去用美国擅长的硅基半导体方案，美国也不会主动去采用欧洲擅长的机械、控制方案。回避硬碰硬，不是怯战，而是智慧；是高度主动，而不是被动。有机光伏（OPV）技术作为一种和有机半导体照明OLED同源的技术，很有希望作为太阳能技术和产业的“三国演义”时代中国的一个主要方向，中国在这个方面有主动权，有后发制人的潜力。[1]当然，把这一蓝图转化为现实，也同样需要像欧洲、美国那样，在学界、产业界、政界中凝聚共识，整合协调，才有可能获得成功。中国在决定未来发展的战略技术方面，技术本身的差距和劣势，有时候还没有这些支撑环境的差距更为致命，更为本质。何去何从，有识之士当察之。
[1] 太阳能技术包括光伏和光热两大类，而光热中还包括纯热（如太阳能热水器）和光热发电两种，欧洲的北非沙漠计划即为光热发电。光伏则为利用特定材料在光照下产生电压的特性发电，美国走的为晶体硅及其他无机材料的光伏发电，而所谓有机光伏，即使用有机材料进行光伏发电的技术。目前有多条发展路线。中国由于海外学人甚多，国内也有研究，在此路径上很有希望走在前沿。
通宝推：细密,
本帖一共被 1 帖 引用 (帖内工具实现)家园 pv面板在太阳照射下至少达到85度 这还不是AM1.5的标准照射，outdoor实测结果往往还高于这个温度，我就问一个问题，organic PV cell现在以及今后能不能扛过这个温度？当然还有湿度的问题，实际上在85度+RH85%的环境下扛过1000小时，这不过是PV业最基本的IEC61646标准的要求。
太阳能看上去是一堆搞半导体的人在搞一堆半导体的设备，实际上是不折不扣地能源行业，效率只是实验室里考虑的，效率x产量x产额/成本 四者缺一不可，对于OPV还要再加上一个寿命和稳定性。普通的晶硅电池，12小时照射后效率下降一个percent,这可是absolute percent,也就是说17%--〉16%，薄膜电池LIP (light soaking)之后下降2%,基本上20%的转换率，OPV呢？高温的离解作用基本是不可逆的吧。
家园 以前做过一点有机光伏，泼点冷水 十几年前就号称要市场化，但是，直到现在还很远。问题主要有几个方面：
1、密封问题。这个东西原型是电化学原理，有液体电解质，在自然环境下，低成本密封问题很大。后来发展固体电解质，但是效率本身就不高，变成固体后，又进一步下降。
2、效率问题、十几年前做到小片最好13％左右，笔者那时论证效率极限比此高不了多少，根本不是发明者瑞士教授所私下设想的。当然，这样文章出不来，也就改行了。目前半导体光伏电池，最好已经达到40％，未来设计的超过60％，有机光伏恐怕难以相比。
3 成本问题：本身理由就是不需要制造半导体，成本低，实际成本肯定比半导体低一些，但是，与光热相比，就没有办法比了。光导电玻璃，单位面积成本就比聚光光热的反射镜高很多。效率上也相差很大。光热法效率可以达到20％以上。有超过30％报道，有人以为光伏发电，可以取消跟踪，固定安装，成本会低一些，但是这样做效率会下降近一半，从发电成本上看更高。
个人看，近期聚光光热发电经济性最好，有机光伏可能最没有希望，但是与煤炭发电比，相差还是很大。煤发电成本不过1－2角/度电。美国成本不足3美分，在美国生活的看看自己的电费单就清楚了。而煤炭储量还是非常多，如果算上开采成本较高的部分，用它们发电也比光发电低，就更多了。
家园 你说的完全是染料敏化太阳能电池 跟有机太阳能电池完全是两回事儿。打错靶了老兄。
家园 不仅仅是否定它，而是否定短期内光伏电池 关键还是成本。就是它能达到单晶硅效率，与聚光热发电比，也没有成本优势。
看了一些你的介绍，能否说说它的理论效率？我相信人类是有办法接近理论效率。基于固体电解质的gratzel电池理论效率，我认为只有单晶硅的一半。
光伏电池最终的胜利者，我相信还是高效率电池。有机电池只有找到一条方法，能够做大于30－50％效率电池，才会有希望是最终胜利者。但是，它本身还有一个缺点，目前还没有实际的解决办法：稳定性或寿命问题。这是整个高分子界问题，它的情况更严重一些，因为它必须含有不饱和共价健。
家园 石墨也有不饱和共价键 石墨不稳定吗？
高分子太阳能电池不稳定，与其共混形态有关，而非来自不饱和共价键。寿命问题并不难解决，尤其对于小分子型有机太阳能电池来说更是如此。
单结有机太阳能电池的理论寿命在15%以上，事实上只要达到12%，对硅就有明显优势了，何必要到30%或者50%？
单看效率没有意义，GaAs到41%了，每度电的发电成本其实还是远高于硅电池。
家园 石墨应当没有不饱和共价键 虽然已经化学10+年没有学化学了，但是这个还是记得的。不要看到苯环上几条平行线就认为那是不饱和共价键。那个环的6个键是个整体。
家园 石墨是个例子，可能用来做光伏电池？ 我的观点，低成本高分子材料中，恐怕短期找不到稳定性可以与单晶硅相比的材料。现实高分子材料发展近百年，都没有发展出这种材料，虽然人类一直都在寻找。更不要说加不饱和结构了。
更进一步，上文我否定的是光伏电池短期内可行性，你可能也赞同吧，因为你的回复中没有加以讨论。
再回复你此贴：
第三，由于单晶硅光伏电池发电，电池在其中成本比例仅20－40％，进一步降低这块成本没有多大效果，而效率提高一倍，如果电池单位面积成本保持不变，就等于总成本下降一半，所以效率是关键。
第四、聚光光伏电池，采用GaAs，目前商业化也很热，看你写的帖子，很专业，不会不知道吧？目前聚焦倍数达到1000倍，也就是说，同样面积下，GaAs成本可以高于硅电池几百倍下，实现总成本低于单晶硅。欧美更看好这种系统，而硅系技术，很有可能将被淘汰。
家园 “短期”是多短？ 如果“短期”是一到两年，那我同意；如果“短期”是三到五年，那我不同意。三到五年内我相信我们定能看到经济可行的光伏发电。
也许你没看清我的话，我说的是小分子材料，而不是低成本高分子材料。对于高分子材料我同样不看好。
聚光光伏可以节省半导体的用量，但是透镜、支架、跟踪装置仍然会增加大量成本，加上其对太阳光角度的要求，一天之内的有效发电时间比较有限，实际每度电的成本很难说相对硅系电池降低。
实际上，这些技术很可能在一个较长时期内共同存在，每种技术都会有适合它应用的地方。优势是相对的，很难说谁能完全替代谁。