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文眼

當今世界，能源問題已成為國際爭端的觸發(fā)點。尋找安全、清潔、經(jīng)濟的新能源，已成為人們通過科技手段，擺脫能源困境的必然選擇。這已經(jīng)不是技術(shù)問題，而是國家間戰(zhàn)略競爭的高地。比如，高效太陽能電池技術(shù)就是這樣一個屬于重大科技突破的項目。對此類項目應該采取什么方法來培育呢？這是個問題。

——亞夫

目前，我國正處于創(chuàng)新驅(qū)動發(fā)展的關(guān)鍵時期，正面臨從高速增長向科學發(fā)展轉(zhuǎn)型的挑戰(zhàn)，面臨著對“全球價值鏈”原有分工秩序和角色的挑戰(zhàn)。我們必須根據(jù)我國的基本國情以及所面臨的國際環(huán)境，圍繞國家戰(zhàn)略，選擇和培育對我國經(jīng)濟社會有“支撐”與“引領(lǐng)”作用的重大技術(shù)，力爭取得新的突破，以把握我國的發(fā)展主動權(quán)，提升我國的國際地位。

所謂重大技術(shù)，是指其技術(shù)地位在眾多技術(shù)中處于核心、關(guān)鍵的地位。具體衡量主要包括三個層面：一是是否具有基礎(chǔ)性；二是是否具有公共性；三是是否具有戰(zhàn)略性。重大技術(shù)既不是三項指標的機械相加，也不是相乘，而是基礎(chǔ)性、公共性和戰(zhàn)略性的融合。

當下，第三次工業(yè)革命的核心是新能源革命，高效太陽能電池技術(shù)作為提高太陽能利用率的關(guān)鍵，代表了先進的技術(shù)發(fā)展方向，對我國光伏產(chǎn)業(yè)的結(jié)構(gòu)調(diào)整和可持續(xù)發(fā)展具有重要影響，屬于當前應該發(fā)展的重大技術(shù)之一。對于高效太陽能電池技術(shù)而言，我們已“不是要不要發(fā)展的問題，而是怎么使其更好發(fā)展的問題”。

高效太陽能電池技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀

鑒于太陽能資源豐富、廉價、安全、無污染、可自由利用等特性，太陽能利用日益受到各國政府和普通民眾的關(guān)注。作為太陽能利用重要形式的太陽能發(fā)電，是一種可持續(xù)的能源替代方式，近年來實現(xiàn)了快速發(fā)展。

按照技術(shù)類型，太陽能發(fā)電主要分為光伏發(fā)電和光熱發(fā)電兩類；其中，光伏發(fā)電是以太陽能電池技術(shù)為核心，將太陽能直接轉(zhuǎn)換為電能的技術(shù)。目前，因成本居高不下，這項技術(shù)尚未能普及。但隨著太陽能電池技術(shù)水平的不斷提升、規(guī)模效應的增強、價格不斷下降，以高效太陽能電池技術(shù)為核心的光伏發(fā)電將會得到廣泛應用。

1.高效太陽能電池相關(guān)技術(shù)特點

太陽能電池（solar cell，SC）具有持久性、清潔性和靈活性等優(yōu)點，并且在轉(zhuǎn)化過程中，無污染、無噪聲，既可以直接為小型電器提供離網(wǎng)電能，又可以進行并網(wǎng)發(fā)電，應用前景廣闊。

太陽能電池是光伏發(fā)電系統(tǒng)的核心，其開發(fā)和制造是光伏產(chǎn)業(yè)鏈中最關(guān)鍵、最重要的一環(huán)，將直接影響到太陽能發(fā)電的普及和發(fā)展。有效提高太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率，降低制造、應用成本并實現(xiàn)發(fā)電穩(wěn)定性，是高效太陽能電池開發(fā)、制造中必須要解決的關(guān)鍵問題。

目前，普通太陽能電池產(chǎn)業(yè)化水平的光電轉(zhuǎn)換效率大致為，單晶18%-19%、多晶17.3%-17.8%，非晶硅薄膜8%～9%。根據(jù)國務院發(fā)布《國務院關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展的若干意見》，明確提出新上光伏制造項目應滿足單晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于20%、多晶硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于18%、薄膜光伏電池轉(zhuǎn)換效率不低于12%。

當然，高效太陽能電池也是一個隨時間變化而變化的概念。

太陽能電池是一種利用“光生伏特效應”原理將太陽能轉(zhuǎn)化為電能的半導體器件，其核心原材料是可釋放電子的半導體物質(zhì)。電池產(chǎn)品主要分為以晶硅電池為代表的太陽能電池，和以硅基薄膜、碲化鎘（CdTe）電池、硒銦銅（CuInSe）電池、硫化鎘（CdS）電池、銅銦鎵硒（CIGS）電池、砷化鎵（GaAs）疊層電池等薄膜電池為代表的太陽能電池，以及以染料敏化電池-光電化學電池（Grātzel電池）、有機電池、多結(jié)（帶隙遞變）電池、熱載流子電池等新型電池及新概念電池為代表的太陽能電池。

截至2013年底，太陽能電池產(chǎn)品中，晶體硅太陽能電池（主要是P型單晶硅電池和多晶硅電池）占據(jù)市場主導地位，市場占有率超過90%；薄膜電池的市場占有率不到10%；新型電池及新概念電池大多處于實驗室階段或中試階段，尚未大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化。

目前，全球光伏產(chǎn)業(yè)尚處在導入期，有關(guān)高效太陽能電池的多種相關(guān)技術(shù)路線都在并行發(fā)展。其中，晶硅高效太陽能電池因具有高光電轉(zhuǎn)換率、低污染、性能穩(wěn)定不易衰減、大規(guī)模制造技術(shù)成熟等方面的優(yōu)點。因此，世界范圍內(nèi)以晶體硅太陽能電池為主的高效太陽能電池結(jié)構(gòu)，既是過去幾年的真實寫照，而且還將會在未來十幾年持續(xù)占據(jù)主導地位。

但是，就現(xiàn)在的規(guī)模化生產(chǎn)而言，要達到上述的效率要求，可能需要我們實現(xiàn)從常規(guī)P型晶體硅技術(shù)，到P型晶體硅的PREC/PERT技術(shù)以及N型電池技術(shù)（含N型雙面、異質(zhì)結(jié)、背接觸、異質(zhì)結(jié)背接觸電池）的轉(zhuǎn)變。同時，薄膜電池與晶硅電池相比，在光電轉(zhuǎn)換效率、成本和穩(wěn)定性等方面可以進行的改善空間較大，薄膜技術(shù)領(lǐng)域的突破有望使其成為未來高效太陽能電池發(fā)展的熱點。