提升光伏效率 平价上网“前景可期”

“如果太阳能光伏产业保持每年30%的平均增长速度，到2020年，全球的光伏装机总量将达到400GW，太阳能光伏能源将成为全球主流的新能源。包括中国在内的全球绝大部分的市场将能实现光伏电网平价。到2020年，光伏发电量将满足98%人口的用电量。”这是应用材料公司应用太阳能总裁查尔斯·盖伊博士在日前于西安举办的“2011西安创新峰会”上，为现场观众描绘的太阳能光伏发展前景。

市场容量不断增加

10年左右的时间内，太阳能发电将在价格上具有竞争优势。

随着太阳能发电成本的不断下降以及传统发电成本的不断上升，未来10年，两种不同方式的发电成本会达到一个平衡。去年，全球光伏发电量超过18GW，有些国家已经实现平价上网。2018年在大部分国家能看到居民使用太阳能发的电，而且不需要补贴。

盖伊表示，最近10年，光伏的增长速度在40%～45%。之所以取得如此快的发展，是因为技术的进步以及转换效率的提高，促使光伏发电成本的降低，让市场的扩大更上一层楼。目前产业链的各环节包括硅片、硅锭、电池组件、封装材料、逆变器的改进，以及电池系统的不断完善，软件的优化等方面都能让光伏发电的成本不断降低。

盖伊认为，晶体硅是一个很大的机会，下一代晶硅电池越做越薄，硅片厚度将从180微米缩小到120微米，产品的良率将面临巨大挑战，因此，电池技术的发展也会有一些侧重，如单体组件、柔性电路设计、电池组装更自动化等等。组件方面，随着硅片厚度的不断降低，太阳能电池面板中会不断加入电子系统，以提高效率，降低每瓦成本。

根据太阳能产业成本下降以及光伏系统性能提高的数据，他认为在10年左右的时间内，太阳能发电将在价格上具有竞争优势。“我们觉得10年的时间并不是很短，但在人类能源的历史上，10年其实是非常短暂的。从今天开始，我们就要为那个时刻做准备了，比如说一些基础设施的准备以及电网设施的接入准备等。”盖伊说，“因为很多太阳能电站是分布式的，如果你要把它们连接在一起，现有的电网是无法实现的，这就牵涉到一个比较热的话题，那就是smartgrids(智能电网)。智能电网能够实现各种可再生能源接入电网，包括风能和太阳能等等。我认为中国在这方面已经取得了一些非常好的成果，走在了世界前面。”

让设备平滑升级

借助设备的升级来提高转换效率也是一个很明智的办法。

建立一个有竞争力的可持续发展的太阳能光伏产业必须依靠成本的降低，这需要通过提高转化效率，优化生产率，降低制造成本和实现规模经济效益来完成。其中借助设备的升级来提高转换效率也是一个很明智的办法。

关于设备的升级，盖伊举了两个例子，一个是在现有的设备上升级，拿应用材料的丝网印刷机来说，只要在传统的丝网印刷机上增加一个高清晰度的摄像头就可以实现一个新的工艺，即双层印刷。这样可以把太阳能电池板正面的导线变得更窄更高，在保持同样的导电能力的情况下，大幅增加电池片的有效面积。

另外一个升级的例子是整条生产线的完善。他表示：“我们可以通过更改一台设备来提高效率，而不淘汰现有的其他设备。例如在电池的背面有一个镀层，它主要的作用是减少电流的损失。我们在现有的生产线上，只要加上这个背面镀层的设备，就可以起到提高电池效率的作用。同时，也无需对其他的设备做出调整。”

　　产业链合作降低成本

中国的光伏企业必须提高效率和生产力，制定明确的发展路线图，并以此指导技术研发。

“中国"十二五"规划的目标是，到2020年中国光伏太阳能的装机量将达到50GW。参照成本下降的趋势，我们预测差不多在5年之内，中国大部分地方都可以实现光伏能源发电平价上网。所以随着成本的不断下降，中国光伏能源的发展前景是非常好的。”盖伊说。面向未来，中国的光伏企业必须提高效率和生产力，制定明确的发展路线图，并以此指导技术研发。一个行之有效的方法就是发展战略伙伴关系，从而获得竞争优势。盖伊认为，中国光伏产业的发展非常快，“合作”也是“中国速度”里面很重要的一个方面。

对于如何提高电池转换效率，盖伊从三方面给出了答案。他说，首先要有很好的原材料，在过去的5年中，整个亚洲的多晶硅发展非常快，主要原因还是来源于多晶硅材料。2004年前后的短缺导致亚洲多晶硅产能上升很快。有些厂商可以做到6个9、7个9的纯度，有些能够做到11个9的纯度，纯度越高，良率越高，而且可以非常持续地生产出效率较好的电池。

另外一个重要环节就是电池制造技术，例如一种技术可以把所有导线都移到电池背后去，如果最终实现了这种技术，那么它几乎不遮挡太阳能电池的有效发电面积，这就提高了转换效率。同时，如果把导线都转移到背面之后，可以在太阳能电池生产环节中实现更多的自动化，生产的效率以及产品的良率也都会得到提高。

而电池到组件的安装技术也有可以提高的地方，晶体硅太阳能电池组件是由一块一块小的太阳能电池板组成的。从电池到组件之间还有一个损耗，如何减少这个损耗也是有潜力可挖的。通过更好、更有效地连接多块电池板，能够让整个组件的效率得到提升。

关于与产业上下游合作伙伴的合作，盖伊表示，首先是与客户的合作，太阳能光伏产业的新技术不断推进，为了实现这种技术推进，需要与很多客户进行合作，他们把它叫做共同研发的项目。“像这样的项目在西安太阳能技术研发中心有很多。”盖伊说。此外，应用材料公司还有一个可靠性测试实验室，可以在设备上与客户进行合作，提高它的技术。“我们同时也有可靠性测试中心，对我们新改良的技术所生产出来的实际产品进行可靠性测试。通过一些老化测试和环境模拟测试，最终可以看到这个技术改进以后的结果是什么，能否满足太阳能电池对于效率和寿命的要求。”盖伊说。

“第二个是我们与产业合作伙伴的例子。我们与霍尼维尔公司正在合作，他们在上海有一个非常棒的材料研发中心，他们非常想进入太阳能领域，但没有足够的经验。因此，他们便和应用材料公司进行合作顺利进入该领域。”盖伊表示。目前，在技术上面两家公司共同做一件事情，研制选择性发射极，它能够提高太阳能电池的效率。“霍尼维尔公司在材料科学上的专长和新的概念，加上应用材料公司在太阳能设备和制造上的经验，两者的结合取得了非常好的效果。”盖伊说。

让青少年参与到清洁技术中来

应用材料公司在本次创新峰会上启动的“清洁技术竞赛”项目，是一个社会公益项目，由美国科学教师协会(NTSA)、中国青少年科技辅导员协会以及中国科协青少年科技中心共同承办，在美国旧金山湾区和中国西安市先期启动。通过提供资金支持，培养青少年学生的利用清洁技术解决生活中的环境和能源问题，培养科技创新精神和科学实践能力，使他们的生活方式有所转变。

　　今年重点放在晶硅电池设备上

应用材料作为全球最大的半导体设备厂商，市场上有竞争力的产品我们都会做，以帮助客户最快实现产品的产业化。今年，我们的重点将放在晶硅太阳能电池设备方面，因为薄膜太阳能电池的优势目前还没显现。但我们也不会放弃做薄膜设备，如果大规模电站启动以及平价上网的推进，薄膜电池肯定会有市场。