大力发展第三代光伏发电应对碳关税挑战(何祚庥院士).docVIP

中国科学院院士建议 2009年第12期（总第206期） 中国科学院院士工作局编 2009年09月09日 大力发展“第三代”光伏发电技术，应对“碳减排”的挑战 中国科学院理论物理研究所 研究员 何祚庥 To meet the challenge from carbon tariffs by developing the advanced third generation photovoltaic panels to generate clean powers He Zuoxiu Institute of Theoretical Physics Chinese Academy of Sciences Abstract It is pointed that the current solar photovoltaic panels are developing rapidly from the first generation photo cells, which are based on the standard crystalline silicon, to the second generation photo cells using different thin films. However, the third generation has become available recently by combining the few times concentrator and sun-tracking and wafer made from crystalline silicon and silicon film.. With this new technology, the market price can drop to 0.4 – 0.5 ￥ / kWh.. Keywords: photovoltaic panel, crystalline silicon 2009年11月25日，中央人民政府国务院常务会议公布了中国碳减排目标——到2020年，中国单位GDP的CO2排放量比2005年下降40%~45%。这是一个宏伟的奋斗目标！ 我国无疑应迅速决策大力发展太阳能，把发展太阳能提高到国家发展战略高度，一方面是为了应对国际金融危机，另一方面也是为了回应发达国家为扼制我国而发起的“征收碳关税”的挑战。 最近，美国总统奥巴马一再宣称：“在开发、生产、利用和节约能源的新技术方面，没有什么比创新更重要”。 应对“碳关税”的重要措施之一，是大力发展光伏发电技术，要在10~15年间，将光伏发电成本下降到可以和火力发电相竞争的水平。 从国际发展的态势来说，当前光伏产业正由晶体硅发电为核心的“第一代”技术，向硅薄膜或其它薄膜（如碲化镉，铜铟镓硒等）发电等“第二代”技术转变。由于薄膜的厚度仅为几个微米，所用材料仅为价格十分昂贵的晶体硅的1%。所以，“第二代”技术的发电成本，一般约为“第一代”技术的1/2。 但是，时代又在前进。 现在光伏发电技术，又出现了“第三代”技术。这就是中国科学院理论物理研究所特聘研究员，陈应天教授所开拓的“4倍聚光+跟踪+太阳能炼硅+晶体硅（p型或n型）+薄膜”的光伏发电技术。[1] 我个人认为，这是当前最先进、发电成本也最低廉的光伏发电技术。 现在国际上也出现了类似的意见。下面是华北电力大学、可再生能源学院的陈诺夫教授在《高效聚光太阳能发电系统》的报告中给出的，国外最近发布的，有关未来光伏发电成本发展趋势的预测图。这一预测图也指出，第二代光伏发电成本，约是第一代光伏发电成本的1/2，而第三代光伏发电成本，亦即“聚光+跟踪”技术的光伏发电成本，又将是第二代的技术的1/2。 下面简略地介绍一下陈应天教授及其团队在太阳能光伏发电技术方面，所获得的成就。 一、当前“4倍聚光+跟踪”的光伏发电技术有较大突破，其成本已下降到平板光电池的1/3，发电成本也下降到0.51元/度电。[2] a）传统的光伏电池是将光电池做成平板，固定放在屋顶或墙面，或按最佳方位，用支架排成接受阳光的阵列。优点是结构简单、易加工，缺点是有较大的余弦损失，每块光电池只接受一倍阳光，利用率太低！提高电能有效产出的办法之一：聚光+跟踪。 b）下图是陈应天教授所发明的4倍聚光装置。关键在于所设计的光漏斗能够保证在一次反射的条件下，在太阳电池表面上有均匀光强的分布。 图片说明：光漏斗的外形图 理论预期，4倍聚光将输出4倍电力。实际上由于反射、吸收等原因，实测证明，在直射光是4倍光强的条件下，光电池的输出是3.3倍。如果再加上跟踪装置，可比平板电池提高30%，发电量是3.3×1.3=4.3倍。如果扣去光漏斗对漫射光的阻挡（注：漫