西西河

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

共:💬60 🌺270
分页树展主题 · 全看首页 上页
/ 4
下页 末页
      • 家园 不太赞成这个成本计算

        考虑到寿命的问题,有机太阳能电池基板成本必须乘以5左右才能与硅基比较。硅基的不少于10年寿命,很多公司都宣称20-30年寿命。我认为10年是合理的估计。而有机太阳能电池的寿命我估计只有2年。依据是现在的导光板(有机玻璃)寿命大约2-3年,之后就发黄老化。导光板还主要仅仅是灯光照射,还不是阳光直射,有机玻璃也还算比较稳定的有机物。所以低成本的有机太阳能电池的寿命,不大可能超过2年。这样,有机太阳能电池的寿命大约只可能相当于硅基的1/5。这样,2元的有机太阳能电池应当做10元估计。这样基板成本是硅基的一半。这个价钱正好处于有利与无利之间,非常尴尬。

        另外,有机太阳能电池不大可能耐高温,所以基本上任何聚光技术都不可能采用。而且,一般这种光敏有机材料50度的温度都会导致迅速老化甚至变性。如果是这样的话,必须使用复杂的冷却技术,那就大大增加成本了。即使不考虑这个冷却问题,硅基使用聚光技术把成本降低一半是可以实现的。一旦实现,有机太阳能电池就没有前途了。

        • 家园 似乎你的信息不太靠谱

          先谈一下温度问题,你说50c就有问题,下面这个链接是Konarka在65c的测试结果。

          http://powerelectronics.com/power_systems/news/organic-solar-cell-life-testing-0625/

          还有就是konarka的电池已经超过2年了,从计算上来看,应该可以至少5年。而我们的材料,比他们的要有利,基本上是10年,封装好的话,可以用20年。

          我提到的那家以色列公司,已经宣称可以降一半成本了。就是说,1.5美金一峰瓦。我们可以做到1.5人民币一峰瓦。呵呵。

          • 家园 你的数据难以令人相信

            你的链接只能说明konarka的(小批量生产)电池寿命可以超过1年。5年/10年这样的估计,没有数据是无法让人信服的。至于“封装好”,这封装增加的成本可不是一点点。还有就是,降低成本往往要牺牲寿命。大规模生产时的寿命也可能要下降。你说你的技术好,在没有令人信服的数据和实验之前,以目前的数据和经验,我仍然认为2年的寿命估计是最合理的。

            至于温度的问题,65度仍然是不能用聚光技术的。而聚光技术,最新的是这个:

            [url]http://www.technologyreview.com/energy/22204/

            [/url]

            这个其实是导光板的逆向应用,可以参考导光板的成本。我见到的网上最低报价是8元/平方米。当然这个报价当不得真。但这个成本很低是可以肯定的。而中国目前基本垄断中低端导光板市场,设计和生产这个都不成问题。当然,导光板仍然是有机材料,其成本仍然要考虑短寿命的影响。不过,导光板的成本足够低,即使2年左右的寿命仍然是可以接受的。基于此,有机太阳能电池要竞争的不是单纯的硅基,而是结合廉价聚光系统的硅基。

            • 家园 你的讲法还是不对

              你是你自己说的:

              “而且,一般这种光敏有机材料50度的温度都会导致迅速老化甚至变性。如果是这样的话,必须使用复杂的冷却技术,那就大大增加成本了。”

              结果我给了你Konarka在65度的报告。

              然后你回答:

              “至于温度的问题,65度仍然是不能用聚光技术的。”

              你不觉得你自己在转换话题吗?人家的产品在65c下面,也“没有迅速老化甚至变形”。

              而且这个报告是在2008年6月出的。今天7月份,我们才见过Alan Heeger。他的电池是2007年初放的,已经超过2年了,但是没有任何degrading的现象。按照你说的最多2年,是不是应该有degrading现象出现呢?

              而且你的“合理”是靠怎么得出来的?数据,测试,推算?还是自己一拍脑袋?

              我可以在给你一个链接:

              http://www.sciencedaily.com/releases/2008/10/081014160813.htm

              通过应用这种技术,高分子类有机太阳能电池的寿命可以达到5年以上。

              “This breakthrough paves the way to commercial organic solar cells with an operational lifetime of over 5 years and efficiencies of over 10%.”

              希望你拿出一个研究报告,说有机太阳能电池,只有2年寿命。呵呵。

              • 家园 konarka的报告

                所说的65度是实验室stress温度。而且做为performance degrade 的标准定在了20%,通常是10%(你可以看你自己给的另外一个链接)。以20%的标准,在65度的温度下stress了1000个小时,这比硅的标准是低得太多了。硅片做温度stress,65度真是毛毛雨了。所以说50度情况下迅速老化,至少从你给的这个链接看并不离谱。

                在你另外一个链接里,提到做为对照的以前的材料,

                But to date, the lifetime of these cells is far too short for commercial applications, for which 5 years is seen as a minimum.

                这个链接中的图片提到点stress条件,100度。做为对照组--老技术生产的样品,只过了区区两小时,材料老化得就惨不忍睹了。新材料很有意思,能够支撑100度,貌似100小时后还不老化,虽然效率目前还不到4%。硅的实验室产品效率记录已经到了25%,接近29%的理论极限了。

                我预计有机材料的电池板进入发电市场,还得有个10年。

                • 家园 高分子材料寿命确实是一个难点

                  主要是异质结构问题。小分子没有这个麻烦。

                  有机材料在便携和离网上的优势,是可以马上实现的。在发电上网,估计要看封装水平可不可以达到20年。

                  晶体硅从2005年开始,成本已经下不来了。现在的成本下降,基本上靠无机薄膜。

                  • 家园 成本下不来

                    是因为太阳能发电的火热导致供求关系紧张,多晶硅价格在2005年后飙升,从每公斤30多美元升了10倍都不止。今年因为经济危机,5月份价格已经又跌到80美元/公斤。

                    现在的成本下降,一个是靠非晶硅薄膜,另一个是用聚光技术和对光谱的更合理的运用来大幅度提高效率。

                    • 家园 聚光技术是外延技术

                      不是晶体硅自身技术,所以其他技术,如薄膜是可以应用的。晶体硅自身效率提高,已经很难了。

                      • 家园 发展太阳能外延技术和提高电池光电转换效率并不矛盾

                        实际上太阳能外延技术更有发展空间。太阳能电池的光电转换效率提高基本上到头了(或者说遇到了技术瓶颈),发展太阳能外延技术才有出路。

    • 家园 铜铟镓硒(CIGS)柔性电池据说军方已经在预订了

      看到过国内某单位的实验室产品 确实比较软 有弹性

      不过离中试还有段距离

      据说军方已经在预订了

    • 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%

    • 家园 【原创】有机太阳能: 中国发展的一个战略选择(之二)

      要发展太阳能这种新能源,其中一个最大的障碍,就是突破旧能源利益集团,对这种发展带来他们的利益蛋糕损失而做出的反弹。

      在美国这种障碍,就表现在国会里的政策之争,以共和党为主体的石油集团,军工集团,和以民主党为主体的硅谷半导体集团(依靠硅晶体太阳能的华丽转身)在政策上杀个你死我活。而比较中立的电力公司,就利用地方势力控制的国会议员,保证自己在这个争斗中的最大利益。而前一阵,以民主党主导的国会通过的碳排放法,就以电力公司得利,石油公司损失告终。

      在欧洲的局面则完全不同。由于欧洲人的旧能源供应,要么被俄罗斯掐着脖子,要么被美国捏着卵子,对旧能源的眷恋不是那么显著。比如欧洲的大石油巨头,英国占了BP和壳牌(和荷兰合资),法国的道达尔不是以国内为主(法国的核能占大头),德国甚至没有大公司,都使斗争的天平往新能源一边倒的倾斜。不过欧洲的主要问题,是缺乏政治上的统一,没有办法对现有的以各个国家为基础的电力公司和能源网络,进行有效的整合。在加上欧洲人的慢半拍脾气,都导致的政策的缓慢施行。

      中国则具有比较大的政治优势。虽然说中央权威在改革30年后,不断衰落,但由于中国的旧能源体系,还没有形成类似美国那样,在政治结构里的强大势力,而且各级地方政府对新能源蛋糕的垂涎也相当踊跃。甚至旧能源的企业,也巴不得抢进新能源阵营,希望鸟枪换炮。

      所以政治上来说,中国在新能源的发展上,只要不要做到一家通吃,而是可以照顾到利益均沾,这个大饼应该可以做得很大,很快,让各家食客可以开怀畅饮,而不需要翻桌子。

      太阳能在发展的过程中,要想取代旧能源,一个最大的障碍,就是成本问题。

      以美国为例,目前的晶体硅太阳能系统成本(PV module)大概是3-4美元之间,衡量的单位是每个峰瓦(Peak Watt)。这个可以叫做设备成本。但是人家是不能只是用你的设备,就可以生产电力的。那就要再加上直流交流转换器,安装架子,安装费用等等,这个才是最后的总成本。

      美国的这个成本差不多就是加倍,到了6-8美元之间。然后通过这个推算,就可以实现每度电的发电成本是18-36美分。可是问题在这里就出现了,美国大部分的火电网提供的电力,每度电都是小于1毛钱。这样你如何和人家竞争呢?

      一个办法当然就是国家财政补贴。俺政府帮你把中间的差价给填了。这个办法,全世界都是一样。前几年太阳能工业一下子猛冲了上去,一大主要原因是因为德国和西班牙政府补贴政策。那时候中国的主要太阳能生产,大约98%的产品是往外面去了。

      这个财政补贴政策是成功的,但是只能短暂,不能长期运作,不然这个政府财政要破产。

      本来政府补贴的意思,主要是给予太阳能这个新兴产业一个政策和财政支持,还是希望你们自己可以通过这个补贴,在几年时间里达到科技进步。当然德国和西班牙政府的补贴,也靠了中国制造因素(China Factor,意思是只要老中一起哄,价格就杀下来),帮助了德国和西班牙装备了清洁能源,和发展了技术力量。

      至于中国的生产商们如何把价格降下来,那就八仙过海,各显神通了。反正制造硅晶体太阳能需要的高能耗,国家有低价能源嘛。而且制造过程产生的废料如何处理,那也是一个大成本。俺们中国的土办法,不就是往农村的土地偷偷的一倒,就解决了嘛。什么?这些废料会污染土地和水源,会造成那些村民得癌症?那关俺们啥子事哦。记得把钱分给村干部,分给县里的公安,政法。还有别忘了那些记者。没问题。

      不过今天硅晶体太阳能碰到了难题,那就是德国和西班牙不补了,让你们自己开玩了。这就要轮到美国和中国政府的补贴上来了。

      美国政府的补贴有一个大问题,就是经济危机状况下,地主家里没有什么余粮。那么要采取的另一个方法,就是把传统能源火电的成本拉上去。就是说俺收你碳排放税,把你的发电成本加高。可是你要把火电成本,从现在的低于1毛钱,加大到4毛钱,羊毛出在羊身上,那些消者们就要急眼了,和你拼命了。所以国会一场打斗,这方面没有多少进展。当然,还有就是中间道路,俺政府补一点,你们火电自己补一点(俺就不抽你碳排放了),把成本差距缩小一点。

      中国政府还是有钱,那么做法也就简单一点,那就是俺政府的发改委提高太阳能的上网电价,比如说1块钱一度电。你火电的上网电价4毛钱,没事,反正你最后卖出去一样价。俺政府补给你。

      这个办法对现在中国过多的硅晶体太阳能产能,也是一条出路。温总理在经过实际调研之后,得出了结论,就是不能把“清洁输出国外,污染留给自己”,那么至少暂时俺们可以清洁也留给自己用了,是一个进步。

      不过这个行业的所有人都清楚,政府政策补贴只是一个短期效应,要真正的实现长期的产业发展,还是要实打实的把成本给降下来。

      那要降多少呢?美国人的目标是2美元每峰瓦。这样才可以在没有政府补贴,或者说少量政府补贴的情况下,和传统能源竞争。

      如何降低价格?一个就是现在占主导地位的硅晶体太阳能厂家,通过大规模的生产过程优化和技术革新来实现。另一个就是非硅晶体太阳能技术的发展,来达到这个降低价格的过程。

      前面俺们谈到的第二代和第三代都是后一条道路的尝试。对这个行业最重要的发展因素,就是你可以发展出低成本的替代产品。而任何维护硅晶体发展道路的人,要回避的就是这个问题。他们最好的武器,就是拿光电转化率来做文章。不过这种狡辩方式,提供多少理论上的冠冕堂皇的修饰,如果硅晶体太阳能无法做到降低成本,人家市场最后会投谁的票,那是大家都心里清楚的。

      套用现在流行的一句话,群众的眼睛是雪亮的。

分页树展主题 · 全看首页 上页
/ 4
下页 末页


有趣有益,互惠互利;开阔视野,博采众长。
虚拟的网络,真实的人。天南地北客,相逢皆朋友

Copyright © cchere 西西河