馬丁?格林: 硅太陽(yáng)能電池在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)40%的轉(zhuǎn)化效率是可行的

9月4日，以“科技改變城市，智慧創(chuàng)造生活”為主題的第二屆中澳科學(xué)未來(lái)會(huì)議在中國(guó)科學(xué)院學(xué)術(shù)會(huì)堂舉辦。據(jù)悉，本次會(huì)議由悉尼新南威爾士大學(xué)（UNSW Sydney）、中國(guó)科學(xué)院科技戰(zhàn)略咨詢研究院（CASISD）和自然科研（Nature Research）聯(lián)合舉辦，該會(huì)議每年舉辦一屆。

在本次峰會(huì)上，悉尼新南威爾士大學(xué)卓越教授馬丁•格林就中澳兩國(guó)在太陽(yáng)能光伏行業(yè)的發(fā)展情況以及太陽(yáng)能的技術(shù)發(fā)展問(wèn)題接受了中國(guó)能源網(wǎng)的采訪。

馬丁•格林教授在中澳科學(xué)未來(lái)會(huì)議上發(fā)表主題演講

中國(guó)能源網(wǎng)：眾所周知，這幾年太陽(yáng)能行業(yè)在中國(guó)取得快速的發(fā)展。那么，澳大利亞在太陽(yáng)能行業(yè)發(fā)展方面與中國(guó)相比有什么不同？

馬丁•格林：中澳兩國(guó)在太陽(yáng)能發(fā)展方面有很多共同點(diǎn)，也有很多不同點(diǎn)。第一，中國(guó)是世界上最大的光伏產(chǎn)業(yè)的使用國(guó)和消耗國(guó)，但是澳大利亞在人均光伏的使用量上相對(duì)中國(guó)要更大一些。換句話說(shuō)，中國(guó)在光伏總量上比澳大利亞大，但在人均方面就不如后者。第二，在澳大利亞，光伏發(fā)電具有更大的競(jìng)爭(zhēng)力，它的價(jià)格成本比煤電還要低。因而，即使在冬天，澳大利亞太陽(yáng)能發(fā)電所占的發(fā)電比例也能達(dá)到6%到7%。預(yù)計(jì)到2022年，在澳大利亞由太陽(yáng)能發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電所占的總和會(huì)占到澳大利亞總體發(fā)電量的30%。雖然，中國(guó)在太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電方面取得了快速的發(fā)展，但在澳大利亞，我們面臨的問(wèn)題要更進(jìn)一步，我們已經(jīng)在考慮如何用太陽(yáng)能發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電取代煤炭發(fā)電的問(wèn)題了。第三，中國(guó)是最大的太陽(yáng)能電池的生產(chǎn)國(guó)，但是澳大利亞不生產(chǎn)太陽(yáng)能電池，它主要是使用太陽(yáng)能電池，在太陽(yáng)能制造業(yè)這一塊相對(duì)比較薄弱。

此外，中國(guó)政府比較支持太陽(yáng)能行業(yè)的發(fā)展，但是澳大利亞政府不是特別支持可再生能源的發(fā)展。盡管如此，太陽(yáng)能行業(yè)在澳大利亞的發(fā)展還是比較快速的。

中國(guó)能源網(wǎng)：剛才您提到，澳大利亞政府不是特別支持光伏產(chǎn)品或者其他的可再生能源的發(fā)展，原因是什么？是不是澳大利亞的減排壓力比較小？

馬丁•格林：主要原因可能在于澳大利亞是一個(gè)主要的煤炭出口國(guó)，在煤炭行業(yè)，存在著大量的就業(yè)人口。如果大力發(fā)展可再生能源的話，勢(shì)必會(huì)影響到煤炭行業(yè)的發(fā)展，這將導(dǎo)致會(huì)有大量的人口面臨著失業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)，這對(duì)政府將造成一定的影響，尤其在政治方面的影響。

幾個(gè)月之前，澳大利亞剛剛進(jìn)行了一個(gè)選舉。當(dāng)選的政府實(shí)際上只是以微弱的優(yōu)勢(shì)而獲勝。其中，投票支持這個(gè)政府的人中有很大一部分人就是來(lái)自煤炭產(chǎn)區(qū)。所以，政府要保護(hù)煤炭行業(yè)，保護(hù)煤礦行業(yè)的就業(yè)人口。

中國(guó)能源網(wǎng)：您是太陽(yáng)能電池技術(shù)方面的專家。據(jù)悉，您和您的團(tuán)隊(duì)研究的硅太陽(yáng)能電池效率可以達(dá)到30%，它所采用的關(guān)鍵技術(shù)是什么？

馬丁•格林：事實(shí)上，我們這個(gè)硅太陽(yáng)能電池的效率只有25%。所采用的技術(shù)是PERC技術(shù)（鈍化發(fā)射區(qū)背面接觸電池）?，F(xiàn)在大多數(shù)中國(guó)生產(chǎn)商以及世界一些生產(chǎn)商也都采用了這個(gè)電池技術(shù)。如果想達(dá)到30%的轉(zhuǎn)化效率，必須在硅上堆棧一個(gè)由不同材料制成的電池，也就是說(shuō)，把不同的電池跟硅堆棧到一起。

在技術(shù)上實(shí)現(xiàn)40%的轉(zhuǎn)化效率其實(shí)也是可行的，但是這樣的話成本就特別高。所以，至目前為止，這還不太切合實(shí)際。如果能找到比較合適的材料，其實(shí)是可以達(dá)到40%的轉(zhuǎn)化效率。當(dāng)然，目前這個(gè)數(shù)值也是在實(shí)驗(yàn)室條件下取得的。

中國(guó)能源網(wǎng)：剛才您提到PERC技術(shù)，那么，未來(lái)光伏技術(shù)的主流方向是哪個(gè)？在您看來(lái)，P型PERC和N型PERC哪個(gè)更有發(fā)展前景？目前，中國(guó)有些企業(yè)采用大硅片的技術(shù)，這個(gè)大硅片技術(shù)對(duì)于光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有沒(méi)有影響？

馬丁•格林：2018年之前，世界上主要的太陽(yáng)能電池生產(chǎn)商采用的都是美國(guó)在1970年所開(kāi)發(fā)的技術(shù)。那個(gè)時(shí)期，吉米•卡特作為美國(guó)總統(tǒng)力主推動(dòng)美國(guó)太陽(yáng)能的研發(fā)，并進(jìn)行了大量的投資，最終研發(fā)出相應(yīng)的技術(shù)。這個(gè)技術(shù)從1970年研發(fā)以來(lái)，在過(guò)去的40多年的時(shí)間里一直被全世界的生產(chǎn)商所采用。

但是，2019年開(kāi)始終于有另外更先進(jìn)的技術(shù)在出貨量上超越了美國(guó)人研發(fā)的光伏技術(shù)，這個(gè)技術(shù)就是悉尼新南威爾士大學(xué)所開(kāi)發(fā)的PERC技術(shù)。2019年對(duì)于太陽(yáng)能行業(yè)來(lái)說(shuō)確實(shí)是一個(gè)非常重要的年份，它改變了過(guò)去40多年太陽(yáng)能光伏技術(shù)使用的狀況。

相對(duì)于N型，P型的生產(chǎn)量目前還是比較大，但是從性能上講，兩者之間沒(méi)有什么特別大的區(qū)別，主要的性能也非常接近。

談到晶片的尺寸，行業(yè)使用156毫米的晶片很多年了，現(xiàn)在有些企業(yè)使用166毫米，甚至超過(guò)200毫米，不過(guò)目前行業(yè)還沒(méi)有對(duì)增加為哪種尺寸達(dá)成定論。

中國(guó)能源網(wǎng)：您剛才提到嘗試找到合適的材料來(lái)提高電池的轉(zhuǎn)化效率，目前有沒(méi)有比較合適的材料，您覺(jué)得鈣鈦礦會(huì)是比較合適的材料嗎？

馬丁•格林：目前，太陽(yáng)能組件的轉(zhuǎn)化效率只有20%，如果我們可以在現(xiàn)有的太陽(yáng)能組件上進(jìn)行硅的堆棧，那么它的轉(zhuǎn)化效率能夠提高到30%。

現(xiàn)在，我們面臨的挑戰(zhàn)就是要找到這樣的原材料，這個(gè)原材料應(yīng)該具有相關(guān)的特性，如它們必須具備：1.有效性；2.穩(wěn)定性；3.充足性，這個(gè)原材料應(yīng)該是儲(chǔ)備充足的；4.無(wú)毒性。

鈣鈦礦技術(shù)作為第三代光伏技術(shù)，目前確確實(shí)實(shí)引起了研究界的注意力。但是它主要有兩個(gè)問(wèn)題：一、衰退率。一開(kāi)始，在頭8個(gè)月，它還能夠保留97%的性能，但是在二十五到三十年間，它的衰退率可能會(huì)達(dá)到50%。二、毒性。它的材料里面是含有鉛的。鉛是一種重金屬，可能會(huì)對(duì)人類的健康產(chǎn)生不良的影響。鈣鈦礦能夠溶于水，這個(gè)受污染的水可能就會(huì)對(duì)周圍的環(huán)境產(chǎn)生巨大的影響?，F(xiàn)在很多研究人員都在考慮能不能把鉛從里面分離出來(lái)，但是目前為止，好像還有點(diǎn)困難。

但是，鈣鈦礦技術(shù)其實(shí)是一個(gè)接近完美的技術(shù)，如果它能夠疊加在硅晶片上的話，那么它的轉(zhuǎn)化效率會(huì)提高很多。

中國(guó)能源網(wǎng)：悉尼新南威爾士大學(xué)在光伏領(lǐng)域跟中國(guó)有哪些合作？

馬丁•格林：悉尼新南威爾士大學(xué)已經(jīng)跟中國(guó)的很多生產(chǎn)廠家進(jìn)行了合作，進(jìn)一步提升商業(yè)化光伏產(chǎn)品的相關(guān)性能。例如，許多中國(guó)的企業(yè)引進(jìn)PERC技術(shù)。對(duì)于這個(gè)技術(shù)來(lái)講，如果要提高整體產(chǎn)品的性能的話，必須要進(jìn)行氫化處理。所以，悉尼新南威爾士大學(xué)跟中國(guó)引進(jìn)這個(gè)技術(shù)的許多企業(yè)在氫化處理方面有很多的合作。

另外，悉尼新南威爾士大學(xué)培養(yǎng)了很多中國(guó)的留學(xué)生，這些留學(xué)生回國(guó)之后或者創(chuàng)業(yè)，或者在一些企業(yè)擔(dān)任比較高的管理崗位，我們每年也會(huì)跟他們?cè)谘邪l(fā)方面進(jìn)行許多的合作。

馬丁•格林教授：

格林教授是硅太陽(yáng)能電池方面的世界頂尖專家，現(xiàn)為悉尼新南威爾士大學(xué)的澳大利亞先進(jìn)光伏中心（Australian Centre for Advanced Photovoltaics）主任。

格林教授在悉尼新南威爾士大學(xué)工程學(xué)院所組建的研究團(tuán)隊(duì)是國(guó)際上在光伏（PV）研究領(lǐng)域最大、最知名的大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)。他對(duì)光伏研究的貢獻(xiàn)包括：發(fā)明了目前已成為主要

商業(yè)電池的 PERC 電池，并帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)在過(guò)去的 36 年中保持了硅太陽(yáng)能電池效率為30%的記錄。這被譽(yù)為是太陽(yáng)能光伏發(fā)展歷史上“十大”里程碑之一。

格林教授也斬獲了諸多國(guó)內(nèi)外大獎(jiǎng)， 包括 1999 年獲得“澳大利亞獎(jiǎng)”（Australia Prize）, 2002 年獲得被稱為“諾貝爾環(huán)境獎(jiǎng)”的“正確生活方式獎(jiǎng)”（Right Livelihood Award），2004 年獲得“世界能源技術(shù)獎(jiǎng)”（World Technology Award for Energy）, 2017 年獲得“世界太陽(yáng)能大會(huì)獎(jiǎng)”（Solar Congress Award）以及最近于 2018 年獲得著名的“全球能源獎(jiǎng)”（Global Energy Prize）。

迄今為止， 格林教授已指導(dǎo)了 120 多名博士生，其中 50 名來(lái)自中國(guó)。部分博士生通過(guò)在中國(guó)及全世界建立生產(chǎn)設(shè)施，在大力降低光伏太陽(yáng)能系統(tǒng)的成本方面起到了推動(dòng)作用。