何谓第三代光伏发电技术

调研组：第三代光伏发电技术和第一代、第二代有什么不同？

何祚庥：第一代、第二代光伏发电技术都是用半导体技术。第一代指的是晶体硅光伏发电，分为单晶硅和多晶硅，现在用得非常普遍，我们国家在这个市场占有很大份额。第二代指的是品种繁多的薄膜电池，优点是材料用量少，最大的缺点是光电转化率只有晶体硅的一半。主要品种有：非晶、纳米晶、微晶等硅薄膜；铜铟镓硒组成的薄膜；碲化镉薄膜；铜锌硒硫锡组成的薄膜；新出来的一个品种，是砷化镓薄膜电池，据报道，其转化率已高达28.2%。我个人认为，这将是诸多薄膜电池中，最有发展前景的品种。

第三代光伏发电技术，核心是引入了现代光学技术，从半导体技术转向了现代光学技术，这是光伏产业未来的发展方向。这里的核心技术是聚光。根据爱因斯坦的光电定律，发电量和光的强度成正比，聚光可以多发电。关键是要非常均匀地聚光，因为如果不均匀的话，设备会按照最弱的部分来发电。均匀聚光，是近几年发展起来的新技术，叫无光像自适应光学，技术含量非常高。通过这样的聚光，可以大大提高电池的转化率。例如，单晶硅的理论转化率是28%，现在产业化已经做到了25%，但如果引入现代光学，通过聚光可以用一块单晶硅电池片发出“多倍”的电量。

再有就是跟踪技术，就是跟踪太阳，适应太阳光在空中不断移动。这是现代天文望远镜已经解决的问题。因为地球绕太阳的公式已经高度精确了，把地球绕太阳的公式带到一个芯片里，可以实现一直跟踪。

另外，还有高效的聚光电池技术。转化效率第一位的是砷化镓光电池，国外有一些研究。但砷化镓的市场价格太贵，必须高倍聚光才有经济效益。居第二位是硅基光电池，中科院采用的就是这个类型。我们实验用的N型晶体硅电池转化效率是22.5%，通过6倍聚光以后，一块电池的光电转化率增加到24.5%，实际产出的电量是6×24.5%=135%。

为什么要发展第三代光伏发电技术

调研组：我们调研了解到，我国在第一代光伏发电方面居世界领先地位。第二代光伏发电技术，也就是薄膜技术，国内还处于开发研制阶段，产业化成功的很少。您现在建议抓紧开发第三代光伏发电技术，这基于什么考虑？

何祚庥：我们过去在有关太阳能光伏电池的思维模式中，眼睛只看到半导体技术。现在因为要进一步提高光伏电池的单位面积发电量，于是人们从半导体技术转向了现代光学，希望通过跟踪、聚光的技术，用成本较低廉的光学聚光元件，取代和减少使用成本更为昂贵的半导体材料。

第三代光伏发电技术发展起来后，可以比较容易地解决平价上网问题，因为成本更低，转化率更高。这里的聚光，不是用单晶硅、多晶硅多接收光，而是用镜子、反射镜或者透射镜把光聚拢起来，聚到某一块光电池上面，使发电量增加。这个技术从原则上讲，比半导体技术可以做到便宜得多。

更重要的是，这涉及战略选择。发展战略性新兴产业，有一个占领技术制高点的问题，如果你占领的是低点，肯定发展不起来。什么叫战略性，就是全局性的；什么叫新兴的，就是可以发展的。如果占领的不是制高点，就发展不起来，不能把一个小山头当做珠穆朗玛山。

我认为，发展光伏产业，第三代光伏发电技术是制高点，所以一定要高度重视，抓紧发展。

如何发展第三代光伏发电技术

调研组：国际上第三代光伏发电技术发展状况如何？我国应该走怎样的发展路径？

何祚庥：科学家开发、研究的第三代光伏发电技术，可以描述为“跟踪+低倍聚光+高效硅基聚光电池”。就是说，我们选择了低倍聚光的技术线路。我觉得，这是很好的突破口，符合中国的实际，有光明的前景。

国际上有几家大的机构专门在研究第三代光伏发电技术，他们走的是“跟踪+高倍聚光+高效砷化镓聚光电池”的技术路线。他们使用砷化镓薄膜电池，走的是高倍聚光的技术线路。砷化镓的转化率非常高，能到40%多，但是砷化镓的市场价格太贵，一小块价格是多晶硅的两百倍、三百倍，必须用高倍聚光才有经济效益。高倍聚光至少得400倍，甚至上千倍。高倍聚光技术难点不少，尤其是散热和抗风。另外砷化镓有个大问题，原料比较少，规模做得很大的话，原料上会是个大问题。

我们采用的是晶体硅，原料充足。这条技术路线的一个好处，就是不会完全破坏国内的单晶硅、多晶硅的生产体系。特别值得一提的是，这种低倍聚光加跟踪的光伏发电技术，非常易于在水面实现“太阳能睡莲”。最大优点是，聚光漏斗常年浸在水中，极易散去聚光时产生的巨大热量，解决了散热的问题，同时又可以增加约10%至20%的发电量。

调研组：您认为在哪些区域推广第三代光伏发电技术更加合适？

何祚庥：从我个人看的话，光伏发电的发展方向主要应该在缺电的地区做。西北地区太阳能资源好，但是把电送到用电中心，投资大，损耗大。

缺电地区的太阳能资源不好，比如南方老下雨，在这些地方做光伏发电，需要把成本做得更低一点，如果第三代光伏发电技术成本能够下降到五毛钱一度电、四毛钱一度电、三毛钱一度电，南方很多地方就可以做。在经济发达地区发展光伏发电还有个好处，白天用电时的电价很高，太阳能发电正好是白天，可以补充高峰时期的用电。我个人觉得搞太阳能发电，眼睛不要只看到西北，也要看到华东、华北、华南，那里的太阳能资源比起西北是差一点，但是输电的问题简单多了。不过前提是必须做到降低成本，提高转化率，能够实现平价上网。

目前存在哪些问题

调研组：第三代光伏发电技术，有没有示范工程？应该如何尽快发展？

何祚庥：这个技术在中国已经有运用，我们在甘肃省武威地区建成一个“4倍聚光+转盘式跟踪”的1兆瓦光伏电站，已经运行了2年。2011年9月，我们在内蒙古多伦地区建设一组示范电站，这个电站光伏系统每瓦峰值功率售价下降到了1.6万元/千瓦，已经接近《“十二五”太阳能光伏产业发展规划》中提出的2015年光伏系统成本下降到1.5万元/千瓦的目标，按10年回收期计算的发电成本，可以下降到0.7元/千瓦时。因为单位面积的发电量高，还可以节约大量的土地。

但就产业化来讲，目前困难很大。技术一定要产业化，不过产业化不可能一下子做成大规模产业，需要中间试验。但是到了中试阶段，就没有人给钱了。如果和企业合作，就牵扯到知识产权。在企业里做中试，需要很好地解决科技界和产业界间利益分配的问题。

调研组：您认为国家应该发挥什么样的作用？

何祚庥：大的战略性问题，没有顶层设计根本不行。要占领战略性新兴产业的制高点，仅靠企业和科学家不行，必须依靠国家来推动。

小的东西可以放到企业，比如说电动自行车，是中国人创造出的新的产业，技术和产业都是中国人创造的。现在国内电动自行车已经有1.6亿辆的保有量了，不声不响一个产业出来了。电动自行车有高科技的含量，但分量比较小，企业能搞。我们现在讲的战略性新兴产业都是影响全局的问题，需要从国家层面来很好地规划、很好地设计。离开国家行为是不行的。

本次调研组成员：崔书文 曾智泽 黄晓芳 王薇薇

本文执笔：黄晓芳