2014年，我國風電(diàn)和(hé)太陽能并網裝機已超1.2億千瓦，預計(jì)發電(diàn)量達1750億千瓦時(shí)。其中，太陽能發電(diàn)并網裝機達3000萬千瓦，預計(jì)年發電(diàn)量250億千瓦時(shí)。（新華社發）
作(zuò)為(wèi)取之不盡、用之不竭的清潔能源，太陽能在不遠的将來(lái)會(huì)代替污染嚴重且儲量有(yǒu)限的化石能源。但(dàn)目前由于太陽能發電(diàn)成本高(gāo)，大(dà)面積推廣尚不具備條件。出路在于通(tōng)過技(jì)術(shù)創新降低(dī)太陽能光伏成本。
目前，煤的發電(diàn)成本每千瓦時(shí)為(wèi)0.03美元至0.05美元，核能發電(diàn)成本每千瓦時(shí)為(wèi)0.08美元左右，風能發電(diàn)成本每千瓦時(shí)為(wèi)0.10美元左右，而太陽能發電(diàn)成本每千瓦時(shí)高(gāo)達0.32美元以上(shàng)。成本是太陽能發電(diàn)的短(duǎn)闆，要使太陽能具有(yǒu)競争優勢，關鍵是将光伏電(diàn)價降低(dī)至現行(xíng)石化能源(煤、油、天然氣)發電(diàn)的價格水(shuǐ)平。
降低(dī)成本要依靠技(jì)術(shù)創新來(lái)實現。太陽能光伏發電(diàn)，從材料、設備、電(diàn)池(包括晶體(tǐ)矽電(diàn)池、薄膜電(diàn)池等)、電(diàn)池組件(包括常規組件、光伏建築一體(tǐ)化組件等)、兆瓦級光伏電(diàn)站(zhàn)等，其技(jì)術(shù)還(hái)遠沒有(yǒu)成熟。從組件設備到電(diàn)池效率及電(diàn)池安裝，貫穿光伏發電(diàn)全過程，每一步都有(yǒu)技(jì)術(shù)改進的空(kōng)間(jiān)，也都有(yǒu)成本下降的餘地。除了在電(diàn)池生(shēng)産技(jì)術(shù)方面需要進行(xíng)技(jì)術(shù)創新外，材料和(hé)設備企業需要技(jì)術(shù)改進的地方也很(hěn)多(duō)。為(wèi)了讓人(rén)們普遍用得(de)起太陽能，全世界科學家(jiā)一直緻力于開(kāi)發高(gāo)效率、低(dī)成本、易于制(zhì)造的太陽能電(diàn)池。
亟待降低(dī)晶矽成本。常用的多(duō)晶矽原材料生(shēng)産成本的控制(zhì)是降低(dī)太陽能電(diàn)池成本的關鍵，因為(wèi)多(duō)晶矽的成本約占整個(gè)太陽能發電(diàn)系統成本的70%。如果多(duō)晶矽的成本下降到太陽能電(diàn)池總成本的20%，那(nà)麽光伏發電(diàn)的成本則降低(dī)到每千瓦時(shí)0.16美元。一旦光伏發電(diàn)的成本可(kě)以與石化能源競争，那(nà)麽太陽能市場(chǎng)就會(huì)大(dà)規模啓動。與降低(dī)成本息息相關的是技(jì)術(shù)創新，隻有(yǒu)不斷加大(dà)研發力度，不斷提高(gāo)太陽能電(diàn)池光電(diàn)轉化率、矽材料的利用率和(hé)優質品率，才能有(yǒu)效地降低(dī)太陽能發電(diàn)成本。
着力提高(gāo)電(diàn)池效率。目前，單晶矽太陽能電(diàn)池轉換效率為(wèi)20%，多(duō)晶矽為(wèi)18%，矽太陽能電(diàn)池的理(lǐ)論效率為(wèi)31%。由于太陽能撞擊電(diàn)池的能量隻是小(xiǎo)部分轉化為(wèi)電(diàn)能，大(dà)部分以“熱電(diàn)子”形式作(zuò)為(wèi)熱能散失。研究發現，用半導體(tǐ)納米晶可(kě)以捕獲那(nà)些(xiē)熱電(diàn)子，這樣可(kě)以将太陽能光伏的轉化效率增至66%，甚至更高(gāo)。如果能大(dà)幅度提高(gāo)太陽能轉化為(wèi)電(diàn)能的效率，那(nà)麽太陽能發電(diàn)成本将比人(rén)們想象的要低(dī)得(de)多(duō)。同時(shí)，為(wèi)避免光照受雲霧和(hé)黑(hēi)夜的影(yǐng)響，可(kě)以采用空(kōng)間(jiān)太陽能發電(diàn)，即在太空(kōng)利用光伏獲得(de)電(diàn)能，通(tōng)過微波或激光等多(duō)種方式傳到地面。這樣的技(jì)術(shù)成熟之後，太陽能取代化石能源就順理(lǐ)成章了。
被譽為(wèi)“後起之秀”的薄膜太陽能電(diàn)池，以其價格優勢不斷挑戰晶矽電(diàn)池的地位。瑞士材料科技(jì)聯邦實驗室開(kāi)發出一種新的薄膜太陽能電(diàn)池，以CIGS（銅铟镓硒）為(wèi)光電(diàn)轉換材料，用柔軟靈活的高(gāo)分子聚合物作(zuò)襯底，其光電(diàn)轉化率達到20.4%，已經相當于多(duō)晶矽太陽能電(diàn)池的效率，CIGS太陽能電(diàn)池可(kě)以實現每千瓦時(shí)0.05美元，意味着太陽能發電(diàn)成本與化石燃料發電(diàn)成本不相上(shàng)下，明(míng)顯低(dī)于海上(shàng)風能發電(diàn)成本，CIGS在太陽能電(diàn)池中極具成本效益優勢。
太陽能發電(diàn)前景廣闊。國際能源署(IEA)最近在報告中表示，由于光伏模塊和(hé)系統的成本快速下降，開(kāi)啓了太陽能作(zuò)為(wèi)電(diàn)力主要來(lái)源的新前景。太陽能光伏的擴張将由中國引領，位居其後的是美國。太陽能光電(diàn)系統是最為(wèi)人(rén)知的方式，許多(duō)人(rén)在自家(jiā)屋頂就安裝了這種裝置；而另外一種形式是利用太陽光的熱力将水(shuǐ)加熱以産生(shēng)蒸汽去推動渦輪機來(lái)發電(diàn)，太陽能熱力發電(diàn)可(kě)能将在美國、非洲、印度和(hé)中東得(de)到發展。到2030年太陽能的成本将為(wèi)每兆瓦時(shí)100美元以下，并将與燃料一較高(gāo)下，屆時(shí)化石燃料的碳價格每噸50美元左右，在2050年前碳價格可(kě)增至每噸150美元。屆時(shí)太陽能發電(diàn)會(huì)超越石油、風力、水(shuǐ)力與核能等而成為(wèi)主要的電(diàn)力來(lái)源。全球每年将可(kě)減少(shǎo)排放二氧化碳達60億噸以上(shàng)，人(rén)類将可(kě)扭轉片面依賴化石能源所造成的環境污染。
在化石能源日趨耗盡和(hé)環境惡化的雙重壓力下，太陽能等可(kě)再生(shēng)能源受到空(kōng)前重視(shì)。太陽能光伏産業作(zuò)為(wèi)可(kě)再生(shēng)能源領域的生(shēng)力軍，已成為(wèi)世界上(shàng)增長最快的高(gāo)新技(jì)術(shù)産業之一。為(wèi)适應太陽能逐步強化的地位，要建立多(duō)元化新能源利用體(tǐ)系，合理(lǐ)均衡地發展新能源，相應地要優化電(diàn)網配套運行(xíng)。目前電(diàn)力系統以石化能源的火(huǒ)電(diàn)系統為(wèi)主，用其他輔助能源進行(xíng)調峰；今後将以太陽能等可(kě)再生(shēng)能源作(zuò)為(wèi)主力，原有(yǒu)的火(huǒ)電(diàn)機組作(zuò)為(wèi)調峰，相應的電(diàn)力系統必須進行(xíng)改造，電(diàn)價也必須進行(xíng)改革。
我國太陽能開(kāi)發勢頭強勁。太陽能産業是我國在全球領先的高(gāo)科技(jì)産業。目前，我國已經成為(wèi)太陽能電(diàn)池生(shēng)産第一大(dà)國，光伏産品的份額有(yǒu)望占到全球份額的50%以上(shàng)。從頂層設計(jì)來(lái)講，到2050年我國整個(gè)能源需求将達到52億噸标準煤，可(kě)再生(shēng)能源在整個(gè)能源需求裏占到40%，在電(diàn)力需求裏火(huǒ)力發電(diàn)要從現在的72.5%下降到30%左右，綠色清潔能源達到70%的比例，而這其中光伏發電(diàn)将會(huì)起到決定性的作(zuò)用。
