郝曉靜:新能源的發(fā)展需要政府、大學以及企業(yè)三方的共同合作

11月19日，首屆中澳科技創(chuàng)新高峰研討會在中國科學院學術會堂舉辦，來自新南威爾士大學和中國科學院的眾多學者就能源、全球健康、人工智能、下一代材料等四個主題發(fā)表了最新的科學見解。據(jù)悉，本次峰會是新南威爾士大學、中國科學院以及世界領先的學術出版機構施普林格•自然集團新型的合作伙伴關系的產物。這個多邊的合作關系旨在為中澳兩國的聯(lián)合科研活動打下堅實的基礎，關注中澳兩國乃至全世界所面臨的重大問題，并為兩國高層政府提供建議為目標。

在本次峰會期間，澳大利亞新南威爾士大學光伏與可再生能源工程學院的郝曉靜博士就中澳兩國太陽能發(fā)展的情況接受了記者的采訪。

郝曉靜, 悉尼新南威爾士大學博士

中國能源網： 新南威爾士大學與中國科學院的合作在太陽能領域有哪些深入合作，將采取什么樣的合作模式？

郝曉靜：從今年開始把兩國在能源行業(yè)的研究者聚集起來，以人才智庫為平臺，在這個平臺上把兩國所面臨的主要的一些大的挑戰(zhàn)拿出來進行探討。未來，我們將在人才智庫這個平臺上，每年都會審視一下我們當前面臨的主要問題是什么，中澳兩國在合作的時候應該分享什么樣的強項，有什么經驗可以相互學習。

目前合作可以分為單個領域的內部合作，以及交叉學科之間的合作。例如，在人工智能、能源方面，都有很多交叉的地方值得研究。明年開始，我們計劃把政府、大學研究院以及工業(yè)界聯(lián)合起來，尤其在新能源領域，更是需要政府、大學和企業(yè)三方的共同合作，從而促進新能源行業(yè)可以健康快速的發(fā)展起來。

中國能源網：能否介紹一下澳大利亞光伏的發(fā)展情況，有哪些經驗值得中國借鑒？

郝曉靜：我覺得澳洲光行行業(yè)這幾年取得了一些成績，有些經驗可以分享一下。比如，澳洲政府成立了一個由政府支持科研的機構，這個機構相當于一個基金機構，它只負責支持新能源，資金支持涵蓋的領域從基礎的研究，實驗室到產業(yè)化，以及產業(yè)化中間存在的問題等，甚至包括后面的電站中存在的問題，從產業(yè)鏈的上游到下游，全部都覆蓋了，這個機構對近幾年澳洲的新能源發(fā)展發(fā)揮了巨大的作用。此外，澳洲的商業(yè)光伏最近也出現(xiàn)了一些新的經營模式，我覺得這些都是值得國內借鑒的，比如，我們新南威爾士大學會跟電力零售商和太陽能發(fā)電站簽署一個三方的能源協(xié)議，這個協(xié)議規(guī)定我們到2020年，新南威爾士大學所有的用電都來自太陽能發(fā)電，這個目前還是一個示范工程，我覺得這個模式也可以在國內推廣。

當前，澳洲的分布式光伏行業(yè)發(fā)展很好，平均而言，5個房子里面就有1家房頂裝有太陽能光伏發(fā)電設備，另外包括儲能以及水電調節(jié)太陽能電池發(fā)電入網等這些領域都有很多的經驗值得雙方共同探討一下的。

中國能源網：剛剛您提到澳大利亞分布式光伏發(fā)展的不錯，目前國內發(fā)展還比較欠缺，有什么經驗可以在中國推廣的嗎？

郝曉靜：澳洲也有資金補貼，當然，我所知的是國內也有很多的補貼，但是澳洲的補貼是分情況的，它在制定補貼的過程都是經過仔細研究，看看這個補貼什么時候推出最合適，哪一個領域是可以得到刺激。在制定補貼的過程中，必須綜合的評估一下，這個政策是刺激了最終的消費者，還是刺激了生產商，是刺激了商業(yè)，還是刺激了單獨的分布式光伏的用戶，所以，每一種情況都得相應地制定不一樣的政策。針對哪一類市場，哪一類就有相應的扶持政策，我覺得澳洲在這一塊做得相對較好，值得國內借鑒與學習一下的。

中國能源網：目前，晶硅轉化率普遍已經超過20%，未來，在技術上，光伏還能有什么突破與發(fā)展方向呢？

郝曉靜：首先從應用領域上看，現(xiàn)在的晶硅價格很便宜了，其他新出來的太陽能電池很難與它進行競爭。目前，世界范圍上看，晶硅大概占了90%左右的市場，其他的薄膜大概占比是10%，當然，薄膜有薄膜的市場，薄膜的優(yōu)點就是輕，可以彎曲，在一些領域如無人機等就需要薄膜。就晶硅來看，下一步發(fā)展的重點仍然是繼續(xù)提高它的光電轉化效率，進一步降低它的成本，但就目前來看，晶硅成本可壓縮的空間正逐漸減少，想讓光伏發(fā)電跟火電去PK，還得需要轉化效率不斷的提高，這個方面需要晶硅本身不斷的進行產業(yè)升級。我們可以探討一下晶硅發(fā)展的預測路線圖，這里面涉及到一個優(yōu)化匹配值的問題，就是太陽光照射過來的時候，它可以讓太陽能電池對于光伏的響應最大化，在實驗室條件下表明這樣可以提高光電轉化效率，這個部分可能是未來發(fā)展的技術方向。

另外，關于薄膜到底能不能替代晶硅的問題。現(xiàn)在，市場上90%都是晶硅，10%是薄膜。所以，現(xiàn)在有一種觀點認為，作為高效疊層太陽能電池可以先跟晶硅結合，在技術上只不過是在后期供應方面多加了一層，設計上多了一些設計而已，好處則是薄膜可以跟晶硅一起發(fā)展和產業(yè)化。通過大規(guī)模的工業(yè)化和產業(yè)化，可以讓薄膜的成本快速的降低下來。

中國能源網：剛才提到晶硅疊層，現(xiàn)在是一種設想還是已經處于研發(fā)階段了？

郝曉靜：其實，疊層太陽能電池市場上早就有了，例如我們太空用的35組，我們所發(fā)射的衛(wèi)星上面通常有一個太陽能電池，這個電池就是35組，這就是疊層太陽能概念，成本很高，如果成本不降下來的話，地面應用市場不大。當然，還有另外一個呼聲，就是跟晶硅結合，首先晶硅很便宜，晶硅的效率已經接近于極限了，必須有技術上疊加才能進一步的提高轉化效率，其次，目前市場上90%都是晶硅企業(yè)，他們也很難拋棄現(xiàn)在的晶硅轉向另外一個方向。所以，結合這兩個方面，把薄膜和晶硅進行結合是非常有必要的，不僅有先例如35組，在理論上也是可行的。

當然，目前成本還是比較高的。所以，我們也在研究新的材料，比如，我們正在研發(fā)的一種材料，它是無機的銅鋅錫硫組成的，我們試圖把它的光電轉化效率提升上去，跟晶硅進行結合。當然，我們現(xiàn)在還在利用AI，大數(shù)據(jù)，包括根據(jù)我們現(xiàn)有這些材料的特性去設計一些材料，這些材料如果設計出來，性質還是不錯的。目前還只是實驗室里的研究，但不否認，這些材料可能會是下一代太陽能電池上面薄膜的儲備材料，這可能也是市場發(fā)展的一個方向。

中國能源網：剛剛提到的銅鋅錫硫（CZTS），能詳細再談談目前的進展情況嗎？

郝曉靜：CZTS，C是代表銅，Z是代表鋅,S是錫，這幾個東西都是完全無毒，都是地殼里儲量豐富的元素，成本很低。而另一個材料銅銦鎵硒CIGS，銦不是地殼儲量豐富的元素，未來隨著產量的擴大，有可能導致它的價格上升，所以，我們預測銦將來是會成為限制大規(guī)模應用的其中一個重要的原因。所以，我們實驗室推出了CZTS來代替這個CIGS。原材料地殼儲量豐富而且無毒，將來發(fā)展不會受原材料限制。另外，CZTS跟晶硅結合，兩個都是無毒和長期穩(wěn)定的材料，前景將是十分看好的。

當然，當前CZTS還可以利用現(xiàn)成一些設備，將來光電轉化效率一旦提高到20%以上，可以直接利用產業(yè)化的太陽能電池設備，這將為后面節(jié)省大量的成本開支，即“低成本、高效率”，這算是它的一大優(yōu)勢。另外，CZTS作為薄膜的可柔性特點，也可以跟晶硅結合提高效率。當然，它還超級穩(wěn)定，它自己本身就是一個天然的礦物質，可耐的溫度在550到580攝氏度，在這個溫度之下可長期保持穩(wěn)定。

總而言之，CZTS儲量豐富，跟晶硅結合之后，不僅具有可柔性而且轉化效率高，可以應用在光伏建筑一體化的領域。當然，它的抗輻射跟銅銦鎵硒CIGS比較像，抗浮躁性也很強。甚至，在弱光的情況之下，它的轉化效率也是很不錯的。它的應用范圍廣泛，可以應用在無人機，也可以跟晶硅結合應用在新能源汽車上。

附：郝曉靜博士：

悉尼新南威爾士大學光伏和可再生能源工程學院高級講師。她是研究儲量豐富且環(huán)保的鋅黃錫礦光伏材料世界領先的研究者。郝博士專注于低成本高效率的薄膜與串聯(lián)太陽能電池領域的研究工作，涵蓋硅、鋅黃錫礦、鈣鈦礦以及其他一些新型的儲量豐富且環(huán)保的光伏材料。她還為降低III-V/Si串聯(lián)電池的制造成本做出了重要的貢獻。

作為首屆新南威爾士大學杰出研究員及澳大利亞研究理事會（ARC）DECRA研究員，郝博士于2010年取得了悉尼新南威爾士大學的博士學位，并于2011年獲得了澳大利亞可再生能源機構的首屆科研獎學金（ARENA Research Fellowship）。郝博士的團隊現(xiàn)已創(chuàng)造了四項世界記錄，并敲定了儲量豐富且環(huán)保的鋅黃錫礦CZTS(Cu2ZnSnS4)太陽能電池11%的基準效率，以上各項都經過了美國國家可再生能源實驗室的獨立認證。郝博士現(xiàn)已獲得了1700萬澳元的外部競爭資金，其中包括過去十年間的七次ARC和七次ARENA的撥款。作為八個ARC和ARENA撥款項目的首席研究者，郝博士擁有豐富的項目管理經驗。

因其在工程學領域的卓越貢獻，郝博士先后獲得了多項殊榮及獎項。她還被評為新南威爾士大學科研新星20強（能改變世界的人），并于2017年成功入圍了著名的Judy Raper工程領袖獎的決賽。此外，2018年10月郝博士榮獲了享有盛譽的新南威爾士州長科學與工程學-能源創(chuàng)新獎，該獎項肯定了其在太陽能電池技術領域的工作。郝博士發(fā)表了逾100篇同行評審的期刊論文，包括在Nature Energy 和Advanced Energy Materials上。