光伏電池是把太陽光轉化為電能的設備，盡管應用普遍，但只占全球能量生產中的一小部分。按照美國俄亥俄州托萊多大學阿爾文·康帕安博士的說法，2008年全世界生產的電能約為20兆兆瓦，其中僅有0.035%以光伏模式生產。
《用陽光驅動世界》白皮書指出，光伏技術的推廣受到了高成本硅材料的限制。要讓光伏電池具有廣泛適用性，需要先開發低成本、無毒、儲量豐富的新型光伏材料。
產能呈指數式遞增
中國科學院上海技術物理研究所褚君浩博士介紹，光伏技術是由美國貝爾實驗室于20世紀50年代首先開發的太陽能技術。過去10年間，全球光伏電池的產量呈指數式增加。按照褚博士提供的數據，1997年全世界的光伏電池產能約為1.258億瓦，2007 年則增加到37.334億瓦。他預測，今后每年安裝的光伏電池仍將快速增加。保守估計到2012年，這一數字將達到130億瓦。
光伏電池的生產主要集中在中國，且大部分用于出口。褚君浩強調，雖然過去幾年光伏電池生產有了顯著增長，但該領域的科學技術仍然是科學界的研究熱點。盡管太陽能級硅材料的成本已經從2007年底的每千克350～400美元下降到2008年底的每千克 100美元，但硅仍然是光伏電池生產中成本最高的部分，占單一太陽能電池板成本近60％。
降低成本是戰略方向
褚君浩介紹了不同類型的光伏技術。
晶體硅光伏技術占據市場的主要份額。全世界安裝的所有太陽能陣列中，約87％由晶體硅構成。但當前晶體硅光伏技術的成本過于昂貴，需要不斷減少第一代光伏電池——晶體硅光伏電池的硅片厚度。雖然過去幾年中，硅片平均厚度已從300～350微米變為 150微米左右，但尚未進入市場可承受的范圍。
與晶體硅電池相比，第二代光伏電池——薄膜光伏電池的效率較低，大多數的轉化效率為5％～10％。此外，薄膜太陽能電池不夠穩定，材料會因暴露于太陽光下而變質。但是，薄膜太陽能電池所需要的原材料要比晶體硅電池少，且不那么昂貴。褚君浩預測，到 2012年，晶體硅光伏電池設備所占比例將從目前的87％跌落到75％，而其余的25％將由薄膜基占據。
褚君浩還提到了第三代新概念太陽能電池技術——染料敏化太陽能電池（DSSC）。DSSC用染料分子來吸收入射光，比晶體硅電池便宜，但效率比前兩者都低，而且也存在穩定性問題。中國科學院孟慶波博士指出，DSSC的一大優點是較容易生產。在中國，研究人員正在考察DSSC中使用的傳統電解質材料碘化鋰是否可以用更便宜的碘化鋁來代替，以進一步降低成本。
對于地球是否能提供足夠的材料以滿足大規模太陽能發電的需要，參加第一屆CS3研討會的英國巴斯大學的勞里·彼得博士認為，化學家們需要重新審視過去的工作，采用更適于長期、規模化應用的新材料來進行替代實驗。
光伏技術未來可期
褚君浩認為，開發太陽能電池技術應遵循4個步驟：一是改進晶體硅太陽能電池的加工技術，即大幅降低硅成本，改進材料和電池的加工制造工藝，從而使除硅以外的40％成本也有所下降；二是開發薄膜和新概念光伏技術用的新材料，從而在降低成本的同時提高性能；三是不斷開發薄膜和染料敏化光伏技術的新結構、工藝和概念，以提高低成本產品的性能；四是各領域科學家聯合起來，共同尋找突破口。
就大規模電力傳輸而言，褚君浩提出了一個問題：正在探索和開發的多種光伏技術中，哪一種最成功？他分析，從效率來講硅仍然是最好的材料，未來10年硅基電池成本可望更易于接受，因為它們所用的硅將更少。他還預測，分子有機太陽能電池將因低成本而占有重要地位，不過在實現大規模應用之前，其效率和穩定性還需要改進。
評論表單加載中...