沈輝：十年內晶硅電池地位不可取代

    鋰電世界  2015年3月26日，"光伏新標準應用交流會暨集散式光伏系統方案技術研討會"在深圳成功舉辦。本次會議由禾望電氣主辦，邀請了中國電力科學研究院、中山大學太陽能研究所、上海電力設計院等單位的相關專家和領導蒞臨出席并發表主題演講。中山大學太陽能研究院院長沈輝、上海電力設計院郭家寶副總工程師、禾望電氣太陽能研發部總經理曾建友以及服務部總監蔡海濤發表了精彩演講。來自行業協會、研究機構、測試機構、國內主要發電公司、光伏企業和媒體的50多位嘉賓共同出席了本次會議。
　　
    會議中，中山大學太陽能研究院院長沈輝教授發表致辭并發表了《光伏發展現狀與趨勢》的演講。在演講中，沈輝教授分享了他的一個判斷，在未來的十年乃至更長的時間，晶體硅電池的主導地位很難被替代。

    沈輝教授表示，太陽能光伏產業和半導體產業有很大的相通性。作為支撐當前的信息社會的主要技術，90%以上的微電子產品都是從硅材料制造而來，另外10%左右的半導體材料來自于III-V的半導體材料。而當前的主流太陽能產品也是建立在晶體硅的基礎上發展而來從資源角度來看，作為地球范圍內分布最廣的元素之一，硅元素構成了地殼總質量的26.4%，僅次于第一位的氧（49.4%）。在一定程度上來說，硅材料是取之不盡，用之不竭的。
　　
    從技術角度，從20世紀五十年代到現在為止，晶硅電池技術暫時還沒有呈現出衰亡的跡象。這一點，我們可以參考相機的發展歷史。從黑白相機、到彩色相機，再到如今的數碼相機，一次次的顛覆性技術讓前一代產品逐漸衰亡。而太陽能電池技術目前還沒有出現可以割裂出代差的劃時代新技術。目前媒體常常說的所謂第一代、第二代或者第三代光伏技術其實都是不科學的稱呼。太陽能技術仍處于第一代時期，沒有第二代，更遑論第三代技術。究其根本，給技術分代，是一個嚴謹、科學的事情。從原理上看，目前的太陽能電池其本質就是半導體材料科學，都是來源于P-N結。只要這種狀況沒有發生改變，現有的各種新方向技術，是不能夠作為分代依據的。即使是在歐洲的光伏科學界，也是不承認第二代、第三代太陽能技術的--包括薄膜電池與聚光光伏技術，都尚屬第一代范疇。
　　
    對于晶硅電池與薄膜電池之間的關系，沈教授用了"不矛盾"來解釋。晶硅電池與薄膜電池同屬于一個太陽能技術，雖然不同方向，但沒有你死我活的爭端，兩者的主要爭論點更應該說是誰是主角誰是配角的問題。其產品特性決定了在不同的環境中有不同的使用度。晶體硅電池技術一直在進步，2010年的時候晶硅電池普遍只有10%的轉換效率，但經過四五年來的發展，多晶硅電池轉換效率達到了18%，單晶硅電池更是在向20%的效率邁進，預測未來1-2年內其平均轉換效率還將提升0.5個百分點。
　　
    當前的晶硅電池技術也在分流，我們將看到光伏產業進入PERC電池時代。PERC電池稱謂來源于Passivated Emitter and Rear Cell的縮寫，即鈍化發射極背面接觸電池。目前臺灣地區已經有PERC電池的規模化生產，大陸光伏企業也起步多時。PERC技術是一種同時適用于多、單晶硅電池的技術，當前效率分別為19.5%-20%、20%-21%的分布范圍，個別企業已經做到了22%的最高效率，前景巨大。
　　
    在論述薄膜電池與晶硅電池技術的關系的時候，沈輝教授還用HIT電池做了例子。HIT太陽能電池是一種利用晶體硅基板和非晶硅薄膜制成的混合型太陽能電池，在一定程度上可以說是晶硅技術與薄膜技術的結合。日本企業在HIT技術可以說走在了前沿，國內企業更多的是牛刀小試，在規模化生產方面仍然落后于人。這是單純的電池技術問題，還由國內裝備制造水平與材料科學息息相關。不過中國光伏企業也自有其優勢，天合光能的多晶硅電池技術轉換效率已經達到了24.4%，打破了德國弗勞恩霍夫研究院十數年來的壟斷地位。總結而言，未來晶體硅電池技術不會衰弱，但會逐漸演變為由PERC電池、HIT電池以及IBC電池為主導方向的更多元時代。