光伏電池是把太陽光轉(zhuǎn)化為電能的設(shè)備，盡管應(yīng)用普遍，但只占全球能量生產(chǎn)中的一小部分。按照美國俄亥俄州托萊多大學(xué)阿爾文·康帕安博士的說法，2008年全世界生產(chǎn)的電能約為20兆兆瓦，其中僅有0.035%以光伏模式生產(chǎn)。
《用陽光驅(qū)動世界》白皮書指出，光伏技術(shù)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(fā)低成本、無毒、儲量豐富的新型光伏材料。
產(chǎn)能呈指數(shù)式遞增
中國科學(xué)院上海技術(shù)物理研究所褚君浩博士介紹，光伏技術(shù)是由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室于20世紀(jì)50年代首先開發(fā)的太陽能技術(shù)。過去10年間，全球光伏電池的產(chǎn)量呈指數(shù)式增加。按照褚博士提供的數(shù)據(jù)，1997年全世界的光伏電池產(chǎn)能約為1.258億瓦，2007 年則增加到37.334億瓦。他預(yù)測，今后每年安裝的光伏電池仍將快速增加。保守估計(jì)到2012年，這一數(shù)字將達(dá)到130億瓦。
光伏電池的生產(chǎn)主要集中在中國，且大部分用于出口。褚君浩強(qiáng)調(diào)，雖然過去幾年光伏電池生產(chǎn)有了顯著增長，但該領(lǐng)域的科學(xué)技術(shù)仍然是科學(xué)界的研究熱點(diǎn)。盡管太陽能級硅材料的成本已經(jīng)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(chǎn)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(zhàn)略方向
褚君浩介紹了不同類型的光伏技術(shù)。
晶體硅光伏技術(shù)占據(jù)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(gòu)成。但當(dāng)前晶體硅光伏技術(shù)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?yōu)?150微米左右，但尚未進(jìn)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(shù)的轉(zhuǎn)化效率為5％～10％。此外，薄膜太陽能電池不夠穩(wěn)定，材料會因暴露于太陽光下而變質(zhì)。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(yù)測，到 2012年，晶體硅光伏電池設(shè)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(jù)。
褚君浩還提到了第三代新概念太陽能電池技術(shù)——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(wěn)定性問題。中國科學(xué)院孟慶波博士指出，DSSC的一大優(yōu)點(diǎn)是較容易生產(chǎn)。在中國，研究人員正在考察DSSC中使用的傳統(tǒng)電解質(zhì)材料碘化鋰是否可以用更便宜的碘化鋁來代替，以進(jìn)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(guī)模太陽能發(fā)電的需要，參加第一屆CS3研討會的英國巴斯大學(xué)的勞里·彼得博士認(rèn)為，化學(xué)家們需要重新審視過去的工作，采用更適于長期、規(guī)模化應(yīng)用的新材料來進(jìn)行替代實(shí)驗(yàn)。
光伏技術(shù)未來可期
褚君浩認(rèn)為，開發(fā)太陽能電池技術(shù)應(yīng)遵循4個(gè)步驟：一是改進(jìn)晶體硅太陽能電池的加工技術(shù)，即大幅降低硅成本，改進(jìn)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(fā)薄膜和新概念光伏技術(shù)用的新材料，從而在降低成本的同時(shí)提高性能；三是不斷開發(fā)薄膜和染料敏化光伏技術(shù)的新結(jié)構(gòu)、工藝和概念，以提高低成本產(chǎn)品的性能；四是各領(lǐng)域科學(xué)家聯(lián)合起來，共同尋找突破口。
就大規(guī)模電力傳輸而言，褚君浩提出了一個(gè)問題：正在探索和開發(fā)的多種光伏技術(shù)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?yàn)樗鼈兯玫墓鑼⒏佟Ｋ€預(yù)測，分子有機(jī)太陽能電池將因低成本而占有重要地位，不過在實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用之前，其效率和穩(wěn)定性還需要改進(jìn)。
