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有机太阳能：中国发展的一个战略选择（之四）

2009-08-03 07:06阅读：

http://blog.sina.cn/dpool/blog/u/1376817405

七


现在舆论界对第三代太阳能技术，是一个比较宽松的定义。其中被人称或者被自称的，包括多PN结层太阳能，HIT太阳能，聚光太阳能技术等等，事实上都只是对前两代技术的修修补补。

比如说最近的一家以色列公司GreenSun Energy做的技术改进，就是在硅基电池的外层涂上一层荧光粉，通过这个染料，吸收太阳光后，重新通过电池可以接受的光谱，放射出来。另外的一些公司，搞的就是聚光技术，比如说美国的Cool Earth Solar用的是气球原理，通过气球原理，把气球的一半涂上金属原料，就把太阳光聚焦了。

有机太阳能：中国发展的一个战略选择（之四）
图一 Cool Earth So
lar的聚光技术

而真正在原理上有革命性技术突破的，主要是两个技术。一个是染料敏化太阳能电池技术，一个就是俺大力鼓吹的有机太阳能电池技术。这两种技术才是第三代太阳能技术的真正代表。

染料敏化太阳能电池，是瑞士科学家Micheal Graetzel的发明。虽然俺并不完全赞同老先生的技术道路，但毕竟他还是俺们的老师和顾问，因此对老爷子的尊重还是免不了的。

此种电池以有机染料为吸光材料，以二氧化钛晶体薄膜为电子传输材料，通过有机染料对二氧化钛晶体的电子注入实现光电转化。这种技术概念相对于传统电池中的无机PN结来说是一个巨大的进步，因为采用此种材料的太阳能电池无须再依赖高纯度的无机半导体材料，从而可以极大地降低电池成本。然而由于染料敏化太阳能电池需要采用液态电解液作为空穴传输层，由此产生的生产工艺问题尚未很好解决。

现在在这个电池技术上领先的是日本大公司夏普，澳洲公司Dyesol和以色列公司3GSolar。

有机太阳能电池技术，则源自1980年代科学界对有机半导体异质结的研究。其基本结构是由透明电极、电极缓冲层、有机电子给体、有机电子受体以及金属电极组成。给体和受体两种有机半导体材料既是吸光材料，又是载流子传输材料。有机半导体材料中的电子被入射光激发后形成激子，并通过给体向受体的电子注入来完成光电转化。

有机太阳能：中国发展的一个战略选择（之四）

图二 甲：双层膜有机太阳能电池的能级示意图，乙：光电转化的四个步骤。1. 电子给体吸收光子形成激子；2. 激子扩散到给体/受体界面上；3. 在界面上激子分离为自由电子和空穴；4. 自由载流子在内建电场作用下移动到两个电极上。

有机太阳能的给体和受体两种有机半导体材料，既是吸光材料，又是载流子传输材料。有机半导体材料中的电子被入射光激发后形成激子，并通过给体向受体的电子注入来完成光电转化。

与染料敏化太阳能电池类似，有机太阳能电池也无须依赖高纯度的无机半导体。而且有机太阳能电池的原材料与染料敏化太阳能电池相比更为低廉，完全固态的有机太阳能电池，生产工艺也更为简单。

因此俺们可以说，有机太阳能最大的竞争优势，就是成本低廉。以俺们自己的技术来推算，生产出来的产品每峰瓦，保守估计大概是0.30美分左右，就是2-3元人民币。而且成本下降还有空间。

这个成本，基本上是硅晶体太阳能的10分之一，是第二代薄膜太阳能的3分之一。而通过工艺的优化，和规模效应的出现，这个成本是可以降低到1元人民币，就是说大概0.15美元一峰瓦。那么在电价上是什么概念呢？

那就是以现在的成本计算，俺们的技术可以做到上网电价低于现在火电上网价格，完全不需要国家财政补贴，就已经可以盈利了。


八


那么现在的硅晶体太阳能的价格如何呢？

据今年3月22日中国开标的敦煌10兆瓦太阳能电站特许权招标项目的数字，平均报价低于1.5人民币一度电。最低的是0.69元。这个结果已经相当不错，得益于目前硅晶体原料的大幅度降价。

不过据当事人透露，这个消息令国家发改委能源所，可再生能源光伏专委会等等相关部门，大吃一惊。根据从中国硅晶体太阳能的龙头企业无锡尚德，苏州阿特斯，和江苏中能了解的信息，太阳能电池的组件成本大概是15-18元 （相对于俺们的2-3元），加上其他逆变和输配电，电站建设安装和土地等等成本，大概是26-33元。那对俺们来说，就大概是13-18元左右。

而对屋顶太阳能设备，现在的硅晶体太阳能大概是22-29元，俺们大概是10-16元的水平了。

今年4月28日，太阳能行业的13家大企业发表了《洛阳宣言》，号称要在2012年实现上网电价1元每千瓦的目标。而俺们就要争取在2012年，做到上网电价2毛钱的目标。

从这里大家可以看出，在成本上，有机太阳能占有的强大优势。

那么人家自然要避免谈你的优势，而要集中力量来攻击你的弱势。而对有机太阳能攻击最主要的一个地方，就是光电转换率。

这些人就会说，哼，你的有机太阳能，转换率不就是6-7%吗？人家硅晶体可是到了16-18%，而且最新的实验室里做到了21-22%呢！你永远也做不到硅晶体的转换率。

对这种说法，俺也是，哼，不看一看你的高成本！要是光靠高转换率，那硅晶体也算不了老大吧！干嘛不把人家GaInP/GaInAs/Ge拿出来啊？人家这个材料的光电转换率可是41%，超过了硅晶体的物理极限33%了。干嘛不拿这个在航天飞机，宇宙飞船，太空站和卫星上用的太阳能电池，装在俺家的房顶上呢？一句话，就是成本太高了。

那么有机太阳能的光电转换率提高的前景如何呢？最近俺们刚刚和Alan Heeger这位诺贝尔获得者聊过天。他的估计是大概在2012年，有机太阳能转换率可以突破12%。而有机光电的祖师爷邓青云老先生，也觉得俺们的这条道路，非常有可能首先突破10%。而这个也是俺们的近期目标。

从下面这个光电转换率图线，可以看出有机太阳能正在进入一个快速提升阶段，而这正是因为近2年来，在有机太阳能的原理和机理上得到了理论上的突破，大家的研发方向非常清晰而带来的结果。

有机太阳能：中国发展的一个战略选择（之四）


图三 有机太阳能光电转换率的历史曲线

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