2014年，我國風電和太陽能并網(wǎng)裝機已超1.2億千瓦，預計發(fā)電量達1750億千瓦時。其中，太陽能發(fā)電并網(wǎng)裝機達3000萬千瓦，預計年發(fā)電量250億千瓦時。
作為取之不盡、用之不竭的清潔能源，太陽能在不遠的將來會代替污染嚴重且儲量有限的化石能源。但目前由于太陽能發(fā)電成本高，大面積推廣尚不具備條件。出路在于通過技術創(chuàng)新降低太陽能光伏成本。
目前，煤的發(fā)電成本每千瓦時為0.03美元至0.05美元，核能發(fā)電成本每千瓦時為0.08美元左右，風能發(fā)電成本每千瓦時為0.10美元左右，而太陽能發(fā)電成本每千瓦時高達0.32美元以上。成本是太陽能發(fā)電的短板，要使太陽能具有競爭優(yōu)勢，關鍵是將光伏電價降低至現(xiàn)行石化能源(煤、油、天然氣)發(fā)電的價格水平。
降低成本要依靠技術創(chuàng)新來實現(xiàn)。太陽能光伏發(fā)電，從材料、設備、電池(包括晶體硅電池、薄膜電池等)、電池組件(包括常規(guī)組件、光伏建筑一體化組件等)、兆瓦級光伏電站等，其技術還遠沒有成熟。從組件設備到電池效率及電池安裝，貫穿光伏發(fā)電全過程，每一步都有技術改進的空間，也都有成本下降的余地。除了在電池生產(chǎn)技術方面需要進行技術創(chuàng)新外，材料和設備企業(yè)需要技術改進的地方也很多。為了讓人們普遍用得起太陽能，全世界科學家一直致力于開發(fā)高效率、低成本、易于制造的太陽能電池。
亟待降低晶硅成本。常用的多晶硅原材料生產(chǎn)成本的控制是降低太陽能電池成本的關鍵，因為多晶硅的成本約占整個太陽能發(fā)電系統(tǒng)成本的70%。如果多晶硅的成本下降到太陽能電池總成本的20%，那么光伏發(fā)電的成本則降低到每千瓦時0.16美元。一旦光伏發(fā)電的成本可以與石化能源競爭，那么太陽能市場就會大規(guī)模啟動。與降低成本息息相關的是技術創(chuàng)新，只有不斷加大研發(fā)力度，不斷提高太陽能電池光電轉化率、硅材料的利用率和優(yōu)質(zhì)品率，才能有效地降低太陽能發(fā)電成本。
著力提高電池效率。目前，單晶硅太陽能電池轉換效率為20%，多晶硅為18%，硅太陽能電池的理論效率為31%。由于太陽能撞擊電池的能量只是小部分轉化為電能，大部分以“熱電子”形式作為熱能散失。研究發(fā)現(xiàn)，用半導體納米晶可以捕獲那些熱電子，這樣可以將太陽能光伏的轉化效率增至66%，甚至更高。如果能大幅度提高太陽能轉化為電能的效率，那么太陽能發(fā)電成本將比人們想象的要低得多。同時，為避免光照受云霧和黑夜的影響，可以采用空間太陽能發(fā)電，即在太空利用光伏獲得電能，通過微波或激光等多種方式傳到地面。這樣的技術成熟之后，太陽能取代化石能源就順理成章了。
被譽為“后起之秀”的薄膜太陽能電池，以其價格優(yōu)勢不斷挑戰(zhàn)晶硅電池的地位。瑞士材料科技聯(lián)邦實驗室開發(fā)出一種新的薄膜太陽能電池，以CIGS(銅銦鎵硒)為光電轉換材料，用柔軟靈活的高分子聚合物作襯底，其光電轉化率達到20.4%，已經(jīng)相當于多晶硅太陽能電池的效率，CIGS太陽能電池可以實現(xiàn)每千瓦時0.05美元，意味著太陽能發(fā)電成本與化石燃料發(fā)電成本不相上下，明顯低于海上風能發(fā)電成本，CIGS在太陽能電池中極具成本效益優(yōu)勢。
太陽能發(fā)電前景廣闊。國際能源署(IEA)最近在報告中表示，由于光伏模塊和系統(tǒng)的成本快速下降，開啟了太陽能作為電力主要來源的新前景。太陽能光伏的擴張將由中國引領，位居其后的是美國。太陽能光電系統(tǒng)是最為人知的方式，許多人在自家屋頂就安裝了這種裝置;而另外一種形式是利用太陽光的熱力將水加熱以產(chǎn)生蒸汽去推動渦輪機來發(fā)電，太陽能熱力發(fā)電可能將在美國、非洲、印度和中東得到發(fā)展。到2030年太陽能的成本將為每兆瓦時100美元以下，并將與燃料一較高下，屆時化石燃料的碳價格每噸50美元左右，在2050年前碳價格可增至每噸150美元。屆時太陽能發(fā)電會超越石油、風力、水力與核能等而成為主要的電力來源。全球每年將可減少排放二氧化碳達60億噸以上，人類將可扭轉片面依賴化石能源所造成的環(huán)境污染。
在化石能源日趨耗盡和環(huán)境惡化的雙重壓力下，太陽能等可再生能源受到空前重視。太陽能光伏產(chǎn)業(yè)作為可再生能源領域的生力軍，已成為世界上增長最快的高新技術產(chǎn)業(yè)之一。為適應太陽能逐步強化的地位，要建立多元化新能源利用體系，合理均衡地發(fā)展新能源，相應地要優(yōu)化電網(wǎng)配套運行。目前電力系統(tǒng)以石化能源的火電系統(tǒng)為主，用其他輔助能源進行調(diào)峰;今后將以太陽能等可再生能源作為主力，原有的火電機組作為調(diào)峰，相應的電力系統(tǒng)必須進行改造，電價也必須進行改革。
我國太陽能開發(fā)勢頭強勁。太陽能產(chǎn)業(yè)是我國在全球領先的高科技產(chǎn)業(yè)。目前，我國已經(jīng)成為太陽能電池生產(chǎn)第一大國，光伏產(chǎn)品的份額有望占到全球份額的50%以上。從頂層設計來講，到2050年我國整個能源需求將達到52億噸標準煤，可再生能源在整個能源需求里占到40%，在電力需求里火力發(fā)電要從現(xiàn)在的72.5%下降到30%左右，綠色清潔能源達到70%的比例，而這其中光伏發(fā)電將會起到?jīng)Q定性的作用。
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