沈辉教授主要观点认为,
·中国有上万年灿若繁星的太阳文化,使得中国对太阳能产业情有独钟。中国古代也是有科学的,但是并没有形成系统,只是注重了技术的传承。
·光伏产业的科学理论、技术装备源于西方,但是,中国的优秀企业家消化国外的先进技术,推动了中国光伏发展步伐领先全球。
·目前半导体材料技术、晶体硅生产工艺基本原理很难被颠覆,万变不离其宗。异质结等新型硅基太阳电池有更大的发展空间,也是中山大学太阳能系统研究所团队主要的研究方向。
·光伏和建筑融合应该更加美观、更有设计感,使每个建筑都有灵魂和生命,这是很大的一个市场。与高速公路及高铁结合的光伏交通长廊、太空发电应该引起更大的重视。
以下为现场速记内容。
光伏对我们来说不是一个产业,或者不仅仅是一个产业,光伏对我们来说就是一个伟大的事业。光伏产业它的周期有多长?只要我们人类还在,地球还在,太阳还在,太阳能光伏这个产业就会持续到那个时间,我们人类一生下来就会看到太阳。
主要是谈几个方面,过去谈什么,我谈文化;现在讲科学发现与技术进步,未来,我会谈一下我的感想。
过去,三天三夜谈不完,我写了一本《我心中的太阳》,这本书基于神话、科学、文化、佛学、艺术、哲学于一体歌颂太阳。两个“太阳”,一个是物质的太阳,另外一个更重要的是在我心里面的精神的太阳。为什么我们中国太阳能产业这么情有独钟?中国人有灿烂的太阳文化,有八千年、上万年的太阳文化,你们想跟我们在光伏上一争高低,没门。
从神话开始,盘古开天地,最后他浑身都变成了山河,左眼变成太阳,右眼变成月亮,这是最早的太阳和月亮的来源。伏羲和女娲,伏羲手举太阳,女娲手举月亮。然后“太极生两翼”,日经就是太阳的规律。中国有三大奇书,《皇帝内经》、《山海经》、《易经》,到现在也不知道谁写的,哪个年代写的,都是和太阳相关的。三皇五帝,有一个夫人生了十个太阳,还有一个夫人生了十二个月亮,大家看来《山海经》是杜撰的,但是今天来看是对的,所讲的在三星堆都找到原形,说明古代文化是相辅相成的。
另外一个是《诗经》里面早就发现日食的记录,很多学者说中国没有科学,我反对。中国古代是有科学的,但是我们没有形成系统,我们只是注重了技术的传承,没有把科学展示出来。《诗经》里面就有最早的日食记录,在尚书里面。
《山海经》里面的“下有汤谷,汤谷上有扶桑”,就是大树,上面有10个太阳。每天早上一个太阳轮流工作。10个太阳晚上洗澡沐浴,所以大家看到每天早上太阳都是干干净净的。所以九日居下枝,一日居上枝,上面就是10个鸟,10个太阳,有6棵,现在两棵恢复原处进行展出,这是和《山海经》对应起来,这是有缘由的。
成都是非常有文化的城市,挖出来的太阳神,中间就是太阳化作12道光芒,外面4只鸟。这是古代的背着太阳,然后象征着东西南北也象征着春夏秋冬。成都的天府广场就是太极,现在很多人讲长江文明说不定比黄河文明更古老。
这次的马王堆我等了两年,去年才开放。所有马王堆的遗物全部搬到湖南博物馆了,那里面展出它的T形帛画,照得不清楚由电脑展析,有天上的,有地界的,天上的就有太阳,太阳里面也有一只鸟,这在《山海经》、《淮南子》里面都是对应的。
在广东肇庆,有一个睡佛,每到3月份、9月份太阳栩栩下落像落到睡佛口中,这就是卧湖吞丹自然景观,这是非常奇妙的景观。
颐和园17孔桥,每到冬至前后,太阳会照到每一个桥孔,好像桥发出灯光一样的,然后介绍说是古人无意而为,可能是碰巧了。但是我想它低估了古人的智慧,也许人家专门设计的也有可能。英国的那个巨石阵,太阳冬至穿过一个桥洞,就是一个天文台。还有少数民族地区新疆,也有非常有名的八卦,八卦怎么来的?都是从伏羲的阴阳开始的,和天下都是有关系的。
云南楚雄太阳历文化公园,彝族以火为图腾,有射日射月的神话人物支格阿龙,一直使用一年十个月的太阳历法。
说没有科学,这就是最大的科学。二十四节气就是太阳和地球之间每15度就是一个节气,这是太阳光中度的不同,强度、投影、角度不同造成了我们地球上多种的环境,多种的生态,这就是我们古代一个伟大的发明,这就是科学的知识。还有,我们最早的祭祀日轨,这是皇家才有可以宣布这个时间,大家到太和殿、乾清宫都有日轨,这是赤道式的日轨,这也是太阳记时的一个印记。
另外还有一个神奇的是阳燧,我们在秦朝的时候大量用青铜,对着太阳8厘米的直径,如果有太阳直照瞬间把火点起来,我现在就做这样一些东西,瞬间就可以把烟和树叶点燃,这就非常神奇的,我们不仅仅是有文化、有传说还有过硬的技术。
我们是搞太阳能的,应该说我们这个事业是有深厚的文化底蕴的。我收集了很多,光古书就相当于一百本,包括楚辞里面的大量跟这个相关的,我收集了非常多。
下面讲讲现在,这一点我想我们现代科学就是太阳的科技是从西方开始的,这是没有疑问的,首先是贝克勒尔19岁的时候做电化学实验,就发现了光电流现象,然后就是德国的赫兹做无线电发现了光电效应。我们搞太阳电池是跟爱因斯坦有巨大关系的,因为爱因斯坦给了光子的概念,爱因斯坦建立了光电效应方程。后来,贝尔实验室三位科学家建立太阳能电池理论,首先太阳电池先是解决地面的电话机用电,后来一看天上更管用,这就是美国光伏大会的大奖“威廉奖”的来源,是威廉先把太阳能电池用于卫星上面的。
这是有一系列科学的基础,非常遗憾三位没有拿到诺贝尔奖,我有三位采访的讲话,特别是左边的这位他还讲,他做太阳电池时没想到用到卫星,他那个时候1954、1955年根本没有卫星,所以太阳能电池最大的贡献就是“天上人间”,如果没有太阳能电池就没有今天的科技和太空技术,现在在地面上发挥了作用。
我总结中国光伏是三部曲:首先晶体硅组件,通过尚德、天合等一批企业做到世界第一,另外是赛维、晶龙硅片的做到第一。最难的就是多晶硅,2001年我跑四川的739,当时9台炉子,每年只有20吨。最后,保利协鑫啃下了这个硬骨头,再加上装备,我们产业链打通了,这四部曲,中国都是霸主。第五部曲就是有没有颠覆性的技术,如果颠覆性的技术出来了,我们会措手不及,但是我是学半导体的,我是普利斯顿材料专业的,我还是相信硅,取代硅片不容易的,除非半导体颠覆。
这个就是一个Peter F.Varadi,它建立第一个太阳能电池厂是给地面用的,这是第一家太阳能电池厂,《太阳升过地平线》这个书写了两个“中国奇迹”,这是他先写的。
下面我说一下关于基本思路,我认为新型硅基太阳电池是有大量的发展空间,包括异质结。
我们的团队就是研究新型技术,到今天,毫不疑问地讲我们中国的光伏是霸主,但是任何一个装备、任何一个现象都是西方人发现的,我们的科学家没有贡献太多的力量,主要是企业家消化国外的先进技术站起来的,这对搞科研的人是非常大的压力。
下一步该怎样做,这么多年我们坚持硅片是基础,在硅片上面我们要找别的材料来做成异质结的材料,没有扩散过程,PVD的方法,就是环保的方法做,我们主要是硫化物、氧化物系列和金属、氧化物、金属多层膜系列。
如果公布的话,我们有6项都是世界纪录,但是还未得到大家的认可,都是在实验阶段。
比如说硫化铟这个系列我们是做得最高的,硅片上面镀两个膜,一下就出来了。我们内部都在抓紧,另外还有多层膜的技术,这个概念是我们现在文章也提出来的,我们也做到了20%多的效率。
用金属膜的,我们做到22%的效率,但是这个是没拿到产权,我们现在知识专利,文章已经出来,但是我们自主开发、自主知识产权、包括专利、国际专利我们都申报过了。
最后讲讲光伏发展的最高境界。原理我认为很难突破,光伏效应。什么叫光伏效应?没有严格的物理学定义,实际上光伏效应是在液体里面,电化学发现的,但是和我们现在是半导体里面产生光分载离子,光合作用也可以做的,但是效率极低。我想半导体材料大概很难颠覆,生产工艺,将来热扩散、离子注入,会不会由CVD、PVD物理沉积来代替。一般的物理镀膜,大规模的生产包括幕墙玻璃这样的,这是非常低廉价的。另外是异质结、光谱转换效率方面,从转换效率单结30%,多结50%聚光,现在最高46%。
太阳电池发电分很多的步骤,电子空芯怎样走,什么扩散程度等都是有关联的,还有光谱,根据你的进站宽度哪个地方最适合,最后哪块面积最大,从理论上哪个地方是光谱利用率最高的,跟它的波长、频率和分布匹配。万变不离其宗。
当然光伏建筑现在太便宜了,一砖一瓦做成建筑材料就是巨大的市场。做薄膜有它的优点和特点,但是晶硅同样可以做成光伏瓦、光伏幕墙一样地漂亮,像低碳建筑。另外在汽车上、邮船上,最高的境界就是太空发电,那么我想建筑方面我不去多说。
光伏跟建筑融体,每个建筑都有了灵魂和生命,每天早上太阳升起和落下都和太阳一起对话,太阳从此有了灵性。但是这个一定要有机地打造,让建筑学家首肯,不要盖上去以后很难看,像补上一个补丁。一个建筑没有太阳能就是丑陋的建筑,一定是要集成到这样的水平,所以建筑是非常根本的方向,老城区改造等,这都是成片的,完全可以用晶硅做成建筑材料,开创我们的建筑系列,这是非常大的产业开发,中国的别墅十个有一个用就不得了,这是多大的市场。
另外非常遗憾,我们是光伏大国,我们遍地都是太阳电池,能拿出好看的基本上没有,苏州是非常有文化的,在苏州的太湖边上,苏州的景区能否光伏搞几个像样和标志性的项目,震撼性的项目,像日本就有,你看小小的电池做得多漂亮。我们要有宣传的力量,光伏是很神奇的,政府要在景区高科技地做出来,这在现在没有这样的东西,非常可惜。所以希望协鑫能够带头能够把这个东西弄出来。
另外在船上面,可以把太阳能电池集成,包括飞机上的,动力2号在南京作宣传时,我也是配合给它做报告的。说不定过几年太阳飞机就可以商用化了,所以在这方面我们要有所准备和积极靠拢。
我认为我们有两个重要的市场没有引起重视,通过协鑫等领军企业,能否向政府提出来,就是光伏交通长廊,在所有的高铁、高速公路边上建起来,这完全是有100个GW和上千个GW的容量,不占地方,而且隔音、隔栏,这也是交通配套的,这个将来是了不起的,我们在江苏省能否将它做成重大的工程将它做起来。还有是太空发电,因为我们左右不了,国家已经在重庆做前期研究了,那我们晶硅该怎样配合,所以全部用砷化镓是不可信的,太空电站肯定是晶硅首当其冲。为什么我们是做P型硅的,P型硅就是天上用的,包括半导体都做了详细的实验,这里面我们能否在南海建立空间电站,现在大家在争议南海那么大广的地方,我们做微波接收站,全部利用起来,然后向珠三角、长三角供电。
因为日本2030、2040年就要实现了,2003年我见到一个日本的专家,他将近70岁了,他说他在造空间电站,我说什么时间实现?他说2030年。
在高速公路上可以做得非常漂亮,我们可以把这个变成重大的专项。你看铁路的隧道上全是太阳能电池,这是第一辆太阳电池直接驱动高速列车的,比利时的,当时作为一个亮点,我们高铁做起来就不怕大雪,这是多大的工程,光伏交通长城就可以100个GW、200个GW。还有一个是美国人提出来的,日本人和美国人已经做了前期的工作了,太空的原理不说了,就是微波方面。如果是太空间站24小时满负荷发电,就不存在说不稳定了,就是连续发电的。那我想这个能不能实现我们在3.6万公里的高度,当然还有人提出来在月球上,但是太远了。
这个日本已经在做了,大概在2030年在东京直接供电,大家也知道中国已经开始了,在重庆已经设点,开始做前期微波,先做一个小范围的比如说几百米高度的微波发射,微波接受发电。当然如果能够终端解决太阳,能够一劳永逸地解决能源问题,将来到外星球生活,也是靠太阳。有时候我想我们生太早了,再过一百年说不定我们在火星上了,可能一百年以后、两百年以后更加精彩,我们真的可以做梦想一想了。
我们要坚定不移地做这一伟大事业,谢谢!