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鋅黃錫礦光伏材料前景可期

時間:2018-11-28 15:19來源:http://www.bbm3k.cn 作者:中國能源報 點擊:

  記者:作為鋅黃錫礦(CZTS)光伏材料的研究者,您的團隊已創造4項世界紀錄,設定了其11%的基準效率,您認為該項技術有何優勢?

  郝曉靜:首先是成本優勢明顯。CZTS,C代表銅,Z代表鋅,S是錫。這3種原料完全無毒無害,地殼產量豐富,所以整體成本很低。

  其次是降低了未來發展將受制于資源短缺的可能。目前,薄膜技術發展較好的是銅銦鎵硒(CIGS),其中需要金屬銦。從科學角度分析,銦是ITO(氧化銦錫)的主要組成部分,在LED領域應用非常廣泛;LED需求越來越大,而銦并不是地殼儲量豐富的元素,因此我們預測其價格會逐漸上升,將來如果CIGS做大做強,銦可能會成為限制其大規模應用的重要因素之一?;诖?,我們團隊提出了CZTS,以代替CIGS。

  再次,CZTS非常穩定,其自身是天然礦物質,即使在550℃-580℃的制備溫度下,也可保持長久穩定。

  最后,應用場景廣。作為薄膜技術,CZTS可以和交通工具相結合,可以做光伏建筑一體化,同時,還可以和晶硅相結合。

  此外,我們研究的CZTS項目引用了一個CIGS工業生產的設備,一旦CZTS光轉化效率提升到20%,就可以直接應用于原生產設備,可降低一大筆成本。

  記者:此次與中國科學院合作將采取哪種模式?

  郝曉靜:確立合作關系只是一個起點,相當于將中澳兩方能源領域的研究者聚集起來。未來我們希望建立一個人才智庫平臺,討論學科行業內面臨的難題與挑戰,這可以是單個領域內部的合作,也可以是交叉學科之間的合作,比如新一代材料和光伏的結合。此外,我們還希望可以和工業界、政府聯合,將三方資源整合起來,以解決目前全球面臨的氣候變化、溫室氣體排放等問題。

  針對我所研究的光伏領域,我認為中澳科研機構的強強聯合非常重要,這有助于雙方審時度勢、互相學習,推動進一步發展。舉例來說,目前中國在集中式光伏電站上的成績十分突出,可以說在全球起到了領軍作用,但在分布式光伏方面,市場并沒有打開,相對來講,澳洲在分布式光伏方面做得稍好。因此,在各自較強的領域,有很多可以深入展開合作的項目。并且,隨著大數據、云端、自動化、物聯網的進一步發展,智能網絡也是雙方關注的重中之重。另外,雖然目前光伏產業化進程速度很快,但是我認為太陽能并不局限于集中式和分布式市場。有光的地方就可以發電,未來太陽能電池如何和電動車進一步結合,賦能充電樁,都是值得思考的問題與方向。

  記者:請您介紹一下澳大利亞分布式光伏發展的具體情況。您認為有哪些經驗、教訓值得中國學習、借鑒?

  郝曉靜:我用一組數據來回答這個問題——在澳洲,除去公寓,每5棟家用住房中就有1家安裝了屋頂光伏,成績還是較為突出的。

  我認為這得益于三個方面。

  首先,澳洲政府設有專門支持新能源發展的科研機構ASI,后轉化為ARI。這個機構是一個基金機構,涵蓋新能源領域從基礎研究到實驗室,再到產業化的全部過程,對澳洲光伏的發展起到了至關重要的作用。

  其次,澳洲早期曾出臺過一個非常值得推廣的政策——用戶主動購買太陽能電池就可以獲得補貼。雖然目前全球光伏產業發展很快,但是使用太陽能發電或其他新能源電力,對用戶來說還是一個新事物。所以,我認為當時這個政策在很大程度上提升了用戶接受新型電力的意愿。當用戶得到實惠了,電費降低了,甚至還能從中盈利了,整個產業就會自然而然地發展起來了。另外,澳洲也實行過一段時間的上網電價補貼,持續時間不長,但效果明顯。所以,從澳洲的經驗來看,我認為政策的出臺要注意兩點,一是適時,二是針對不同的市場要有不同的政策。

  當然,中國的情況和澳洲是不一樣的。從住房結構看,獨棟家庭住房數量不多,公寓占大多數,但仍可尋求其他發展模式,畢竟在大規模應用領域,商業模式有無限可能,這或許還需要政府的支持。針對于中國的現狀,我認為,制定一個有梯度的補貼政策可能是不錯的選擇。因為每一個光伏企業所處的發展階段都不同,這就需要制定一個綜合性政策,以維持光伏行業的健康發展。

  記者:您如何預測光伏行業的未來技術發展趨勢?

  郝曉靜:目前,全球90%的市場是晶硅市場,經歷大規模產業化后,晶硅價格優勢明顯,其他新型太陽能電池很難與其抗衡。但要和火電談競爭力,晶硅電池還需要進一步提高光轉換效率、降低成本。不可否認的是,目前晶硅可壓縮成本的空間正逐漸縮小。剩下的10%是薄膜市場,薄膜的特點在于重量輕、可彎曲,應用場景豐富,能適用于船、車等交通工具,在光伏建筑一體化上也可大展拳腳。

  目前有很多人關心,薄膜到底可不可以代替晶硅成為下一個主流技術?針對目前大部分企業是做晶硅的現狀,有一種觀點是將薄膜作為高效疊層太陽能電池和晶硅相結合。在這種情況下,不僅可以提升產品的光轉換效率,薄膜還可以和晶硅一起發展,實現產業化。薄膜的成本通過產業化降下來后,或許可以成為第二代電池逐漸崛起。

  目前,還有企業研究超薄晶硅,或將低級別的硅氫能化,以提升它的轉換效率。另外,在新材料方面,除CZTS外,鈣鈦礦也是新材料熱點,但還需克服不穩定的問題。

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