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薄膜光伏:“曬”出移動能源時代

個體變身人造“葉綠素” 全球輕松分享“太陽能”

2015年02月28日 8:57 2834次瀏覽 來源:   分類: 光伏

  最近,山東省即墨市普東中心社區(qū)的村民顯得忙碌而快樂。原來,這個村最近引進(jìn)了一種叫“薄膜光伏電池板”的稀罕物,把它安在大棚頂部,不僅棚里的蔬菜病蟲害少了,還能帶來額外的發(fā)電收入。
  事實上,這個稀罕物所帶來的變革領(lǐng)域更多、范圍更廣。你可以把它“貼”在自家房頂、外墻或者防曬篷上,甚至可以做成衣服、背包等,“帶”在身上。這樣,每個人就擁有了一座屬于自己的太陽能發(fā)電站。另外,如果給汽車、無人機、衛(wèi)星這些現(xiàn)在還要燒油或者攜帶笨重電池的家伙“貼”上,它們還能邊充電邊跑邊飛。這正是未來的智能電網(wǎng)和移動能源時代的典型圖景。
  正在描繪和實踐這一能源利用方式革命的引領(lǐng)者和踐行者,是李河君及其領(lǐng)導(dǎo)的漢能集團。就在上月,最新發(fā)布的《2015星河灣胡潤全球富豪榜》顯示,李河君以1600億元的個人財富一舉超越王健林、馬云,成為中國新任首富。而為其登頂立下汗馬功勞的,正是被人們忽視和邊緣化的新能源領(lǐng)域——太陽能薄膜光伏。
  薄膜支撐起中國首富
  一片薄膜,如何能支撐起一個新的中國首富?這一切還得從太陽能的技術(shù)路線說起。
  在太陽能光伏領(lǐng)域,晶硅電池和薄膜電池是兩種主要的技術(shù)路線,光伏業(yè)內(nèi)圍繞兩種技術(shù)的投資效果而展開的“光伏技術(shù)哪家強”的爭論卻一直存在。
  眾所周知,硅產(chǎn)業(yè)是一個高污染、高耗能的產(chǎn)業(yè),晶體硅電池在原材料提出過程中會產(chǎn)生大量污染,而硅組件在實際發(fā)電中衰減率也高。晶硅電池技術(shù),前些年助推了我國相關(guān)光伏產(chǎn)業(yè)的“野蠻生長”。但是,只重產(chǎn)量不重研發(fā)的做法,使得我國光伏業(yè)近年來在海外頻繁遭遇“雙反”,面臨痛苦轉(zhuǎn)型:不僅在太陽能轉(zhuǎn)換效率上遭遇瓶頸,在硅原料獲取上受制于德國、美國、日本等國,而且在降低耗能和成本方面面臨尷尬。
  當(dāng)年,我們的光伏企業(yè)可以通過投資幾千萬元就能在短時間內(nèi)把產(chǎn)品生產(chǎn)出來?,F(xiàn)在的問題是,我們雖有全球60%的晶硅電池生產(chǎn)量,但是先進(jìn)技術(shù)、關(guān)鍵材料和高端裝備仍然依靠進(jìn)口,尤其是高端成套裝備進(jìn)口,大大推高了成本,這也在很大程度上“綁架”了我國晶硅光伏業(yè)的技術(shù)創(chuàng)新。
  不同于晶硅電池,薄膜電池主要通過在玻璃襯底上沉積透明導(dǎo)電薄膜制成。近年來,隨著相關(guān)研發(fā)的不斷深入,其太陽能轉(zhuǎn)換效率基本保持每年1%—1.5%的提升速度。
  在這方面,漢能集團近年來“逆勢”在全球展開了一系列的收購,包括并購德國索利博爾,美國米爾所勒、全球太陽能源等公司,實現(xiàn)了諸如CIGS(銅銦鎵硒)薄膜太陽能技術(shù)的技術(shù)整合,太陽能最高轉(zhuǎn)化率已達(dá)20.5%。相較而言,全球多晶硅電池轉(zhuǎn)換效率從2004年以來,就不曾提升過(最高為20.4%)。此外,薄膜電池的主要制造原材料為我國分布廣泛的銅、銦、鎵、硒,且在工作過程中不產(chǎn)生污染。
  在這樣的背景下,近年來,太陽能轉(zhuǎn)換效率更高、原材料能就地取材的我國薄膜電池光伏產(chǎn)業(yè)廣受投資市場青睞。其領(lǐng)頭羊李河君及其漢能集團的迅速崛起,正源于此。
  薄膜引領(lǐng)移動能源時代
  “晶硅光伏是黑白電視,薄膜光伏就是液晶電視。”在李河君眼里,薄膜光伏所具有的重量輕、厚度薄、可彎曲、易攜帶、發(fā)電無污染、低耗能、應(yīng)用范圍廣泛等優(yōu)點,可廣泛應(yīng)用于分布式發(fā)電、移動3C產(chǎn)品、可穿戴設(shè)備以及太陽能全動力汽車、太陽能無人機、衛(wèi)星等各種領(lǐng)域。這是傳統(tǒng)的晶硅光伏所無法比擬的。
  “什么是薄膜光伏發(fā)電?一句話,就是讓人類像綠色植物一樣直接利用陽光。這可以理解為一種‘人造葉綠素’。”在各種場合,李河君總是這樣不遺余力地推銷薄膜發(fā)電技術(shù)。
  李河君踐行的薄膜光伏發(fā)電技術(shù),其變革性意義主要在于,為人類因移動互聯(lián)網(wǎng)的普及而進(jìn)入移動能源時代所提供的可移動、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的解決方案。這表現(xiàn)在兩個方面:
  其一,在李河君看來,人類6500萬年以來,都是通過燒煤、燒油、燒木材取得一瓦兩瓦的能量,其間還伴隨著大量二氧化碳和有毒氣體的排放。隨著傳統(tǒng)化石能源儲量的不斷減少,環(huán)境壓力在不斷增大。將太陽光能直接地、零排放地轉(zhuǎn)化為電能,正是薄膜光伏發(fā)電的強項。
  另一方面,正如我國近年來頻發(fā)的霧霾所催生的新能源汽車產(chǎn)業(yè)那樣,隨著移動互聯(lián)網(wǎng)的普及,移動能源供應(yīng)將產(chǎn)生巨大需求,這促使傳統(tǒng)能源結(jié)構(gòu)和能源利用方式必然發(fā)生變革。
  薄膜發(fā)電以可移動的分布式發(fā)電技術(shù)為基礎(chǔ),通過與儲能、控制、信息通信等技術(shù)有機結(jié)合,將柔性薄膜應(yīng)用于人們的屋頂、墻壁、汽車、帳篷、背包、手機,甚至是衣服上,讓薄膜產(chǎn)品真正走進(jìn)千家萬戶,讓每個個體都變成獨立的發(fā)電主體。將來,經(jīng)過工業(yè)化流程再造和改進(jìn)研發(fā),還將實現(xiàn)能源的可移動、全天候、高效率供應(yīng)。
  目前,光伏建筑一體化(BIPV)項目在前文提及的如光伏大棚等領(lǐng)域運用得較為成熟。在光伏大棚棚頂,利用薄膜電池特殊的分光特性,使有利于植物生長的紅光和紅外光能透過薄膜光伏電池進(jìn)入大棚。這樣既有效減少了植物病蟲害,保證產(chǎn)品的綠色無公害,又能產(chǎn)生額外的電力。據(jù)介紹,一座大棚就相當(dāng)于一個200千瓦的發(fā)電站,一年能發(fā)電28萬度。
  此外,漢能集團基于薄膜發(fā)電技術(shù)開發(fā),預(yù)計于今年10月推出的太陽能全動力汽車則更極具誘惑力。根據(jù)測算,將6平方米高效砷化鎵柔性薄膜電池集成于車身上,在日均4小時光照下,可以驅(qū)動一輛1噸的汽車正常行駛80至100公里。若與動力電池包綜合供電,綜合續(xù)航里程將達(dá)到160至200公里。
  不僅跑得長,這種汽車還有另一個優(yōu)勢——邊充邊跑。在李河君看來,太陽能最大的問題是發(fā)電小時很短,一年1000多個小時,火電則達(dá)到了7000多個小時,水電4000多個小時。這好比一部10節(jié)車廂的火車,只有2節(jié)有貨,成本自然會非常高。而這種太陽能全動力汽車,無論在行駛過程中還是停車時,均可通過日照直接充電,這就擺脫了現(xiàn)有電動車對充電樁的依賴。
  薄膜能成為未來主宰嗎?
  在我國7大戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)中,與太陽能薄膜有關(guān)的就有5個,而其直接拉動的產(chǎn)業(yè)則多達(dá)85個。國家科技部《太陽能發(fā)電科技“十二五”專項規(guī)劃》中提到,在“十二五”末,要實現(xiàn)銅銦鎵硒電池薄膜組件在中國太陽能發(fā)電時長的商業(yè)化應(yīng)用??梢哉f,這項技術(shù)既涉及環(huán)保民生,更涉及國家能源獨立于能源安全。
  從全球市場來看,薄膜化、柔性化將是全球太陽能發(fā)電產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展的總趨勢。而對于我國光伏行業(yè)來說,如何盡快實現(xiàn)我國太陽能產(chǎn)業(yè)從晶硅到薄膜的戰(zhàn)略升級,保持我國在薄膜太陽能領(lǐng)域的領(lǐng)先地位,加快薄膜太陽能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,實現(xiàn)由光伏制造大國向研發(fā)制造強國的轉(zhuǎn)變,對于形成“新常態(tài)”下中國經(jīng)濟新的增長極意義重大。
  雖然前景燦爛,但薄膜發(fā)電技術(shù)要最終使人們步入移動能源時代,其中的路還很長。最主要的攔路虎還是成本問題。盡管我國薄膜發(fā)電技術(shù)在轉(zhuǎn)化效率方面進(jìn)步明顯,但在有效降低成本方面方法不多。分析人士認(rèn)為,國家應(yīng)該給予該技術(shù)培育以更多支持,因為技術(shù)進(jìn)步、轉(zhuǎn)化率提高是促進(jìn)薄膜太陽能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的內(nèi)在動因,而這需要產(chǎn)學(xué)研三方真正地融合,以最終達(dá)到降低成本的目的。
  此外,作為一項新興產(chǎn)業(yè),薄膜發(fā)電在推廣過程中還面臨融資難、并網(wǎng)難、結(jié)算難、屋頂資源配置難等問題。這啟示我們,加快實現(xiàn)太陽能行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級,完善產(chǎn)業(yè)政策、發(fā)揮主導(dǎo)作用、落實金融扶持政策,勢在必行。
  回顧歷史,人類每一次工業(yè)革命總是以能源革命作為核心。有專家樂觀估計稱,“20年后是薄膜的天下。”如果太陽能,特別是薄膜太陽能光伏產(chǎn)業(yè)每年保持30%以上的增長速度的話,新能源到2035年就可替代全球50%以上的傳統(tǒng)化石能源。不過,樂觀的基礎(chǔ)在于腳踏實地地前行和克服路途中的種種困難。一個隨時隨地提供能源、實現(xiàn)能源無處不在的時代,讓我們有足夠理由在促進(jìn)薄膜光伏升級運用方面步子走得更快些!

責(zé)任編輯:孟慶科

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