太阳能技术带领人类走向低碳生活的“火车头”

　　各国都在争先恐后地将光伏发展列入国家的发展规划中：美国、欧洲和日本到2010年规划的光伏安装量分别为50亿瓦、100亿瓦和80亿瓦；到2020年的规划分别为360亿瓦、410亿瓦和300亿瓦。

　　在2008年，西班牙的总发电能力达到226.3兆瓦，今年1月份，西班牙超越其他国家成为安装光伏设备最多的国家。

　　而且，越来越多的个人开始安装光伏设备；光伏发电厂如雨后春笋般冒出，以“润物细无声”的姿势改变了光伏市场的格局，速度之快可以用“城头变幻大王旗”来形容。

　　从各国经验来看，政府的财政激励政策是启动光伏市场的主要动力。这些政策通常以投资补贴的方式进行，这种补贴将一部分安装成本返还给个人或者发电厂；激励政策还包括当地电力事业单位以收购电价税率的形式从光电生产商那里购买光电。

　　2004年，德国政府最先出台上网电价法，实施购电补偿，根据不同的太阳能发电形式，给予为期20年不同等级的补贴，几年后超过日本成为世界最大的光伏市场。

　　随后，西班牙、法国、意大利、希腊等国纷纷效仿，日本、韩国和美国的部分州也相继开放了市场。中国已通过《可再生能源法》，并规定了“上网电价”和“全网平摊”的法规条款。

　　硅短缺制约光伏市场的发展

　　然而，当这一技术落到地面时，其发展却有点缓慢。光伏市场的回报与投资不相匹配，其他资源比如煤、水利或者核能发电现在还是便宜很多。除此之外，原材料硅短缺成为制约光伏技术和市场发展的瓶颈。

　　作为整条产业链的核心，太阳能电池目前主要分为单晶硅、多晶硅及以非晶硅为代表的薄膜技术三种。

　　标准的光伏组件由单晶和多晶硅制成。制作一个组件的成本中，50%的成本在于经过加工了的硅片的成本。1980年，美国麻省理工学院的伊曼纽尔·萨克斯发明了成串带状晶体生长技术（美国4661200号专利），这个工艺使生产连续的薄条多晶硅片成为可能，消除了之前切割硅棒造成的浪费和巨大费用，生产成本的降低使更广泛应用太阳能技术变得更加切实可行，太阳能电池板行业从此开始高歌猛进。

　　单晶硅技术工艺成熟，实验室转换效率最高为25%，商业化转换效率为15%至18%，但成本较高；多晶硅技术成本较低，但转换效率不如单晶硅，实验室转换效率最高为21%，商业化转换效率为13%至16%。

　　而且，晶体硅的生产是能源密集型，使光伏产业依赖于昂贵而稀缺的原材料硅，导致光伏太阳能产业同微电子产业竞争。

　　目前，全球只有12家工厂生产光伏级别的多晶硅，当微处理器和光伏市场都繁荣发达时，硅价就会飙升。比如，2004年，因为电子行业的需求相当旺盛，硅的成本大幅上涨。因此，科学家在继续进行硅研究的同时，也开始着手寻找替代原材料的研究。

　　能效提升初露端倪

　　固态物理学表明，硅并非光电转换的理想材料。外太空应用方面使用的技术都是最先进的，使用的也是最纯净的、高性能的硅，其光电转换效能约为30%。但市场上绝大部分光伏组件的平均转换效能为12%至18%，改进转换效率是业内的头等大事。

　　最近，能效转换取得的进步依靠集中太阳光线，这同放大镜集中光线来点火有异曲同工之处，它需要配备30厘米厚的透镜的笨重装置。研究人员使用革新的薄膜技术，可以在打破能效转换记录的同时，制造比以往更加轻便的太阳能电池。他们的目的是找出太阳能电池的理想结构，更好地降低成本、缩小尺寸、方便大批量生产。

　　2007年，美国特拉华大学领导的联合研究机构进行了一个项目，旨在为新的高效的晶体硅太阳能电池研发技术基础，经过21个月的刻苦攻关，该研究团队获得了42.8%的能效转换记录。他们独特的太阳能电池结构将光学设计整合进入太阳能电池，研制出了一种很容易安装在笔记本电脑上的便携小设备，该研究团队的目标是，到2010年突破50%的能效转换记录。

　　随着多晶硅产能的不断增长，目前供不应求的状况会得到缓解，预计到2010年前后，太阳能面板的价格将降至目前的1/3，这将缩小和传统能源价格方面的差距，从而进一步增强产业的竞争力。