鋅黃錫礦（CZTS）光伏材料前景可期

:11月19日，在首屆中澳科技創(chuàng)新高峰研討會上，悉尼新南威爾士大學(xué)與中國科學(xué)院戰(zhàn)略咨詢研究院宣布確立新型合作伙伴關(guān)系，將在“能源”“新一代材料”“人工智能”等領(lǐng)域，共同促進(jìn)澳中兩國科研工作的全球推廣。研討會期間，就未來兩國光伏合作方向、儲備技術(shù)發(fā)展、政策走向等相關(guān)話題，本報記者專訪了悉尼新南威爾士大學(xué)光伏和可再生能源工程學(xué)院副教授郝曉靜博士。

問：作為鋅黃錫礦（CZTS）光伏材料的研究者，您的團隊已創(chuàng)造4項世界紀(jì)錄，設(shè)定了其11%的基準(zhǔn)效率，您認(rèn)為該項技術(shù)有何優(yōu)勢？

郝曉靜：首先是成本優(yōu)勢明顯。CZTS，C代表銅，Z代表鋅，S是錫。這3種原料完全無毒無害，地殼產(chǎn)量豐富，所以整體成本很低。

其次是降低了未來發(fā)展將受制于資源短缺的可能。目前，薄膜技術(shù)發(fā)展較好的是銅銦鎵硒（CIGS），其中需要金屬銦。從科學(xué)角度分析，銦是ITO（氧化銦錫）的主要組成部分，在LED領(lǐng)域應(yīng)用非常廣泛；LED需求越來越大，而銦并不是地殼儲量豐富的元素，因此我們預(yù)測其價格會逐漸上升，將來如果CIGS做大做強，銦可能會成為限制其大規(guī)模應(yīng)用的重要因素之一。基于此，我們團隊提出了CZTS，以代替CIGS。

再次，CZTS非常穩(wěn)定，其自身是天然礦物質(zhì)，即使在550℃-580℃的制備溫度下，也可保持長久穩(wěn)定。

最后，應(yīng)用場景廣。作為薄膜技術(shù)，CZTS可以和交通工具相結(jié)合，可以做光伏建筑一體化，同時，還可以和晶硅相結(jié)合。

此外，我們研究的CZTS項目引用了一個CIGS工業(yè)生產(chǎn)的設(shè)備，一旦CZTS光轉(zhuǎn)化效率提升到20%，就可以直接應(yīng)用于原生產(chǎn)設(shè)備，可降低一大筆成本。

問：此次與中國科學(xué)院合作將采取哪種模式？

郝曉靜：確立合作關(guān)系只是一個起點，相當(dāng)于將中澳兩方能源領(lǐng)域的研究者聚集起來。未來我們希望建立一個人才智庫平臺，討論學(xué)科行業(yè)內(nèi)面臨的難題與挑戰(zhàn)，這可以是單個領(lǐng)域內(nèi)部的合作，也可以是交叉學(xué)科之間的合作，比如新一代材料和光伏的結(jié)合。此外，我們還希望可以和工業(yè)界、政府聯(lián)合，將三方資源整合起來，以解決目前全球面臨的氣候變化、溫室氣體排放等問題。

針對我所研究的光伏領(lǐng)域，我認(rèn)為中澳科研機構(gòu)的強強聯(lián)合非常重要，這有助于雙方審時度勢、互相學(xué)習(xí)，推動進(jìn)一步發(fā)展。舉例來說，目前中國在集中式光伏電站上的成績十分突出，可以說在全球起到了領(lǐng)軍作用，但在分布式光伏方面，市場并沒有打開，相對來講，澳洲在分布式光伏方面做得稍好。因此，在各自較強的領(lǐng)域，有很多可以深入展開合作的項目。并且，隨著大數(shù)據(jù)、云端、自動化、物聯(lián)網(wǎng)的進(jìn)一步發(fā)展，智能網(wǎng)絡(luò)也是雙方關(guān)注的重中之重。另外，雖然目前光伏產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程速度很快，但是我認(rèn)為太陽能并不局限于集中式和分布式市場。有光的地方就可以發(fā)電，未來太陽能電池如何和電動車進(jìn)一步結(jié)合，賦能充電樁，都是值得思考的問題與方向。

問：請您介紹一下澳大利亞分布式光伏發(fā)展的具體情況。您認(rèn)為有哪些經(jīng)驗、教訓(xùn)值得中國學(xué)習(xí)、借鑒？

郝曉靜：我用一組數(shù)據(jù)來回答這個問題——在澳洲，除去公寓，每5棟家用住房中就有1家安裝了屋頂光伏，成績還是較為突出的。

我認(rèn)為這得益于三個方面。

首先，澳洲政府設(shè)有專門支持新能源發(fā)展的科研機構(gòu)ASI，后轉(zhuǎn)化為ARI。這個機構(gòu)是一個基金機構(gòu)，涵蓋新能源領(lǐng)域從基礎(chǔ)研究到實驗室，再到產(chǎn)業(yè)化的全部過程，對澳洲光伏的發(fā)展起到了至關(guān)重要的作用。

其次，澳洲早期曾出臺過一個非常值得推廣的政策——用戶主動購買太陽能電池就可以獲得補貼。雖然目前全球光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展很快，但是使用太陽能發(fā)電或其他新能源電力，對用戶來說還是一個新事物。所以，我認(rèn)為當(dāng)時這個政策在很大程度上提升了用戶接受新型電力的意愿。當(dāng)用戶得到實惠了，電費降低了，甚至還能從中盈利了，整個產(chǎn)業(yè)就會自然而然地發(fā)展起來了。另外，澳洲也實行過一段時間的上網(wǎng)電價補貼，持續(xù)時間不長，但效果明顯。所以，從澳洲的經(jīng)驗來看，我認(rèn)為政策的出臺要注意兩點，一是適時，二是針對不同的市場要有不同的政策。

當(dāng)然，中國的情況和澳洲是不一樣的。從住房結(jié)構(gòu)看，獨棟家庭住房數(shù)量不多，公寓占大多數(shù)，但仍可尋求其他發(fā)展模式，畢竟在大規(guī)模應(yīng)用領(lǐng)域，商業(yè)模式有無限可能，這或許還需要政府的支持。針對于中國的現(xiàn)狀，我認(rèn)為，制定一個有梯度的補貼政策可能是不錯的選擇。因為每一個光伏企業(yè)所處的發(fā)展階段都不同，這就需要制定一個綜合性政策，以維持光伏行業(yè)的健康發(fā)展。

問：您如何預(yù)測光伏行業(yè)的未來技術(shù)發(fā)展趨勢？

郝曉靜：目前，全球90%的市場是晶硅市場，經(jīng)歷大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化后，晶硅價格優(yōu)勢明顯，其他新型太陽能電池很難與其抗衡。但要和火電談競爭力，晶硅電池還需要進(jìn)一步提高光轉(zhuǎn)換效率、降低成本。不可否認(rèn)的是，目前晶硅可壓縮成本的空間正逐漸縮小。剩下的10%是薄膜市場，薄膜的特點在于重量輕、可彎曲，應(yīng)用場景豐富，能適用于船、車等交通工具，在光伏建筑一體化上也可大展拳腳。

目前有很多人關(guān)心，薄膜到底可不可以代替晶硅成為下一個主流技術(shù)？針對目前大部分企業(yè)是做晶硅的現(xiàn)狀，有一種觀點是將薄膜作為高效疊層太陽能電池和晶硅相結(jié)合。在這種情況下，不僅可以提升產(chǎn)品的光轉(zhuǎn)換效率，薄膜還可以和晶硅一起發(fā)展，實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化。薄膜的成本通過產(chǎn)業(yè)化降下來后，或許可以成為第二代電池逐漸崛起。

目前，還有企業(yè)研究超薄晶硅，或?qū)⒌图墑e的硅氫能化，以提升它的轉(zhuǎn)換效率。另外，在新材料方面，除CZTS外，鈣鈦礦也是新材料熱點，但還需克服不穩(wěn)定的問題。

原標(biāo)題:鋅黃錫礦光伏材料前景可期 ——訪悉尼新南威爾士大學(xué)光伏和可再生能源工程學(xué)院副教授郝曉靜博士