
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。