锌黄锡矿光伏材料前景可期
记者:作为锌黄锡矿(CZTS)光伏材料的研究者,您的团队已创造4项世界纪录,设定了其11%的基准效率,您认为该项技术有何优势? 郝晓静:首先是成本优势明显。CZTS,C代表铜,Z代表锌,S是锡。这3种原料完全无毒无害,地壳产量丰富,所以整体成本很低。 其次是降低了未来发展将受制于资源短缺的可能。目前,薄膜技术发展较好的是铜铟镓硒(CIGS),其中需要金属铟。从科学角度分析,铟是ITO(氧化铟锡)的主要组成部分,在LED领域应用非常广泛;LED需求越来越大,而铟并不是地壳储量丰富的元素,因此我们预测其价格会逐渐上升,将来如果CIGS做大做强,铟可能会成为限制其大规模应用的重要因素之一。基于此,我们团队提出了CZTS,以代替CIGS。 再次,CZTS非常稳定,其自身是天然矿物质,即使在550℃-580℃的制备温度下,也可保持长久稳定。 最后,应用场景广。作为薄膜技术,CZTS可以和交通工具相结合,可以做光伏建筑一体化,同时,还可以和晶硅相结合。 此外,我们研究的CZTS项目引用了一个CIGS工业生产的设备,一旦CZTS光转化效率提升到20%,就可以直接应用于原生产设备,可降低一大笔成本。 记者:此次与中国科学院合作将采取哪种模式? 郝晓静:确立合作关系只是一个起点,相当于将中澳两方能源领域的研究者聚集起来。未来我们希望建立一个人才智库平台,讨论学科行业内面临的难题与挑战,这可以是单个领域内部的合作,也可以是交叉学科之间的合作,比如新一代材料和光伏的结合。此外,我们还希望可以和工业界、政府联合,将三方资源整合起来,以解决目前全球面临的气候变化、温室气体排放等问题。 针对我所研究的光伏领域,我认为中澳科研机构的强强联合非常重要,这有助于双方审时度势、互相学习,推动进一步发展。举例来说,目前中国在集中式光伏电站上的成绩十分突出,可以说在全球起到了领军作用,但在分布式光伏方面,市场并没有打开,相对来讲,澳洲在分布式光伏方面做得稍好。因此,在各自较强的领域,有很多可以深入展开合作的项目。并且,随着大数据、云端、自动化、物联网的进一步发展,智能网络也是双方关注的重中之重。另外,虽然目前光伏产业化进程速度很快,但是我认为太阳能并不局限于集中式和分布式市场。有光的地方就可以发电,未来太阳能电池如何和电动车进一步结合,赋能充电桩,都是值得思考的问题与方向。 记者:请您介绍一下澳大利亚分布式光伏发展的具体情况。您认为有哪些经验、教训值得中国学习、借鉴? 郝晓静:我用一组数据来回答这个问题——在澳洲,除去公寓,每5栋家用住房中就有1家安装了屋顶光伏,成绩还是较为突出的。 我认为这得益于三个方面。 首先,澳洲政府设有专门支持新能源发展的科研机构ASI,后转化为ARI。这个机构是一个基金机构,涵盖新能源领域从基础研究到实验室,再到产业化的全部过程,对澳洲光伏的发展起到了至关重要的作用。 其次,澳洲早期曾出台过一个非常值得推广的政策——用户主动购买太阳能电池就可以获得补贴。虽然目前全球光伏产业发展很快,但是使用太阳能发电或其他新能源电力,对用户来说还是一个新事物。所以,我认为当时这个政策在很大程度上提升了用户接受新型电力的意愿。当用户得到实惠了,电费降低了,甚至还能从中盈利了,整个产业就会自然而然地发展起来了。另外,澳洲也实行过一段时间的上网电价补贴,持续时间不长,但效果明显。所以,从澳洲的经验来看,我认为政策的出台要注意两点,一是适时,二是针对不同的市场要有不同的政策。 当然,中国的情况和澳洲是不一样的。从住房结构看,独栋家庭住房数量不多,公寓占大多数,但仍可寻求其他发展模式,毕竟在大规模应用领域,商业模式有无限可能,这或许还需要政府的支持。针对于中国的现状,我认为,制定一个有梯度的补贴政策可能是不错的选择。因为每一个光伏企业所处的发展阶段都不同,这就需要制定一个综合性政策,以维持光伏行业的健康发展。 记者:您如何预测光伏行业的未来技术发展趋势? 郝晓静:目前,全球90%的市场是晶硅市场,经历大规模产业化后,晶硅价格优势明显,其他新型太阳能电池很难与其抗衡。但要和火电谈竞争力,晶硅电池还需要进一步提高光转换效率、降低成本。不可否认的是,目前晶硅可压缩成本的空间正逐渐缩小。剩下的10%是薄膜市场,薄膜的特点在于重量轻、可弯曲,应用场景丰富,能适用于船、车等交通工具,在光伏建筑一体化上也可大展拳脚。 目前有很多人关心,薄膜到底可不可以代替晶硅成为下一个主流技术?针对目前大部分企业是做晶硅的现状,有一种观点是将薄膜作为高效叠层太阳能电池和晶硅相结合。在这种情况下,不仅可以提升产品的光转换效率,薄膜还可以和晶硅一起发展,实现产业化。薄膜的成本通过产业化降下来后,或许可以成为第二代电池逐渐崛起。 目前,还有企业研究超薄晶硅,或将低级别的硅氢能化,以提升它的转换效率。另外,在新材料方面,除CZTS外,钙钛矿也是新材料热点,但还需克服不稳定的问题。 |
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