薄膜光伏：“晒”出移动能源时代
发布日期：2015/2/28
最近，山东省即墨市普东中心社区的村民显得忙碌而快乐。原来，这个村最近引进了一种叫“薄膜光伏电池板”的稀罕物，把它安在大棚顶部，不仅棚里的蔬菜病虫害少了，还能带来额外的发电收入。
事实上，这个稀罕物所带来的变革领域更多、范围更广。你可以把它“贴”在自家房顶、外墙或者防晒篷上，甚至可以做成衣服、背包等，“带”在身上。这样，每个人就拥有了一座属于自己的太阳能发电站。另外，如果给汽车、无人机、卫星这些现在还要烧油或者携带笨重电池的家伙“贴”上，它们还能边充电边跑边飞。这正是未来的智能电网和移动能源时代的典型图景。
正在描绘和实践这一能源利用方式革命的引领者和践行者，是李河君及其领导的汉能集团。就在上月，最新发布的《2015星河湾胡润全球富豪榜》显示，李河君以1600亿元的个人财富一举超越王健林、马云，成为中国新任首富。而为其登顶立下汗马功劳的，正是被人们忽视和边缘化的新能源领域——太阳能薄膜光伏。
太阳能薄膜光伏概念汽车
太阳能薄膜光伏智能家居示意图
薄膜支撑起中国首富
一片薄膜，如何能支撑起一个新的中国首富？这一切还得从太阳能的技术路线说起。
在太阳能光伏领域，晶硅电池和薄膜电池是两种主要的技术路线，光伏业内围绕两种技术的投资效果而展开的“光伏技术哪家强”的争论却一直存在。
众所周知，硅产业是一个高污染、高耗能的产业，晶体硅电池在原材料提出过程中会产生大量污染，而硅组件在实际发电中衰减率也高。晶硅电池技术，前些年助推了我国相关光伏产业的“野蛮生长”。但是，只重产量不重研发的做法，使得我国光伏业近年来在海外频繁遭遇“双反”，面临痛苦转型：不仅在太阳能转换效率上遭遇瓶颈，在硅原料获取上受制于德国、美国、日本等国，而且在降低耗能和成本方面面临尴尬。
当年，我们的光伏企业可以通过投资几千万元就能在短时间内把产品生产出来。现在的问题是，我们虽有全球60%的晶硅电池生产量，但是先进技术、关键材料和高端装备仍然依靠进口，尤其是高端成套装备进口，大大推高了成本，这也在很大程度上“绑架”了我国晶硅光伏业的技术创新。
不同于晶硅电池，薄膜电池主要通过在玻璃衬底上沉积透明导电薄膜制成。近年来，随着相关研发的不断深入，其太阳能转换效率基本保持每年1%—1.5%的提升速度。
在这方面，汉能集团近年来“逆势”在全球展开了一系列的收购，包括并购德国索利博尔，美国米尔所勒、全球太阳能源等公司，实现了诸如CIGS（铜铟镓硒）薄膜太阳能技术的技术整合，太阳能最高转化率已达20.5%。相较而言，全球多晶硅电池转换效率从2004年以来，就不曾提升过（最高为 20.4%）。此外，薄膜电池的主要制造原材料为我国分布广泛的铜、铟、镓、硒，且在工作过程中不产生污染。
在这样的背景下，近年来，太阳能转换效率更高、原材料能就地取材的我国薄膜电池光伏产业广受投资市场青睐。其领头羊李河君及其汉能集团的迅速崛起，正源于此。
薄膜引领移动能源时代
“晶硅光伏是黑白电视，薄膜光伏就是液晶电视。”在李河君眼里，薄膜光伏所具有的重量轻、厚度薄、可弯曲、易携带、发电无污染、低耗能、应用范围广泛等优点，可广泛应用于分布式发电、移动3C产品、可穿戴设备以及太阳能全动力汽车、太阳能无人机、卫星等各种领域。这是传统的晶硅光伏所无法比拟的。
“什么是薄膜光伏发电？一句话，就是让人类像绿色植物一样直接利用阳光。这可以理解为一种‘人造叶绿素’。”在各种场合，李河君总是这样不遗余力地推销薄膜发电技术。
李河君践行的薄膜光伏发电技术，其变革性意义主要在于，为人类因移动互联网的普及而进入移动能源时代所提供的可移动、智能化、网络化的解决方案。这表现在两个方面：
其一，在李河君看来，人类6500万年以来，都是通过烧煤、烧油、烧木材取得一瓦两瓦的能量，其间还伴随着大量二氧化碳和有毒气体的排放。随着传统化石能源储量的不断减少，环境压力在不断增大。将太阳光能直接地、零排放地转化为电能，正是薄膜光伏发电的强项。
另一方面，正如我国近年来频发的雾霾所催生的新能源汽车产业那样，随着移动互联网的普及，移动能源供应将产生巨大需求，这促使传统能源结构和能源利用方式必然发生变革。
薄膜发电以可移动的分布式发电技术为基础，通过与储能、控制、信息通信等技术有机结合，将柔性薄膜应用于人们的屋顶、墙壁、汽车、帐篷、背包、手机，甚至是衣服上，让薄膜产品真正走进千家万户，让每个个体都变成独立的发电主体。将来，经过工业化流程再造和改进研发，还将实现能源的可移动、全天候、高效率供应。
目前，光伏建筑一体化（BIPV）项目在前文提及的如光伏大棚等领域运用得较为成熟。在光伏大棚棚顶，利用薄膜电池特殊的分光特性，使有利于植物生长的红光和红外光能透过薄膜光伏电池进入大棚。这样既有效减少了植物病虫害，保证产品的绿色无公害，又能产生额外的电力。据介绍，一座大棚就相当于一个 200千瓦的发电站，一年能发电28万度。
此外，汉能集团基于薄膜发电技术开发，预计于今年10月推出的太阳能全动力汽车则更极具诱惑力。根据测算，将6平方米高效砷化镓柔性薄膜电池集成于车身上，在日均4小时光照下，可以驱动一辆1吨的汽车正常行驶80至100公里。若与动力电池包综合供电，综合续航里程将达到160至200公里。
不仅跑得长，这种汽车还有另一个优势——边充边跑。在李河君看来，太阳能最大的问题是发电小时很短，一年1000多个小时，火电则达到了7000多个小时，水电4000多个小时。这好比一部10节车厢的火车，只有2节有货，成本自然会非常高。而这种太阳能全动力汽车，无论在行驶过程中还是停车时，均可通过日照直接充电，这就摆脱了现有电动车对充电桩的依赖。
薄膜能成为未来主宰吗？
在我国7大战略性新兴产业中，与太阳能薄膜有关的就有5个，而其直接拉动的产业则多达85个。国家科技部《太阳能发电科技“十二五”专项规划》中提到，在“十二五”末，要实现铜铟镓硒电池薄膜组件在中国太阳能发电时长的商业化应用。可以说，这项技术既涉及环保民生，更涉及国家能源独立于能源安全。
从全球市场来看，薄膜化、柔性化将是全球太阳能发电产业未来发展的总趋势。而对于我国光伏行业来说，如何尽快实现我国太阳能产业从晶硅到薄膜的战略升级，保持我国在薄膜太阳能领域的领先地位，加快薄膜太阳能产业的发展，实现由光伏制造大国向研发制造强国的转变，对于形成“新常态”下中国经济新的增长极意义重大。
虽然前景灿烂，但薄膜发电技术要最终使人们步入移动能源时代，其中的路还很长。最主要的拦路虎还是成本问题。尽管我国薄膜发电技术在转化效率方面进步明显，但在有效降低成本方面方法不多。分析人士认为，国家应该给予该技术培育以更多支持，因为技术进步、转化率提高是促进薄膜太阳能产业发展的内在动因，而这需要产学研三方真正地融合，以最终达到降低成本的目的。
此外，作为一项新兴产业，薄膜发电在推广过程中还面临融资难、并网难、结算难、屋顶资源配置难等问题。这启示我们，加快实现太阳能行业的转型升级，完善产业政策、发挥主导作用、落实金融扶持政策，势在必行。
回顾历史，人类每一次工业革命总是以能源革命作为核心。有专家乐观估计称，“20年后是薄膜的天下。”如果太阳能，特别是薄膜太阳能光伏产业每年保持30%以上的增长速度的话，新能源到2035年就可替代全球50%以上的传统化石能源。不过，乐观的基础在于脚踏实地地前行和克服路途中的种种困难。一个随时随地提供能源、实现能源无处不在的时代，让我们有足够理由在促进薄膜光伏升级运用方面步子走得更快些！
