井底望天
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七
現在輿論界對第三代太陽能技術，是一個比較寬鬆的定義。其中被人稱或者被自稱的，包括多PN結層太陽能，HIT太陽能，聚光太陽能技術等等，事實上都隻是對前兩代技術的修修補補。
比如說最近的一家以色列公司GreenSun Energy做的技術改進，就是在矽基電池的外層塗上一層熒光粉，通過這個染料，吸收太陽光後，重新通過電池可以接受的光譜，放射出來。另外的一些公司，搞的就是聚光技術，比如說美國的Cool Earth Solar用的是氣球原理，通過氣球原理，把氣球的一半塗上金屬原料，就把太陽光聚焦了。
圖一 Cool Earth Solar的聚光技術
而真正在原理上有革命性技術突破的，主要是兩個技術。一個是染料敏化太陽能電池技術，一個就是俺大力鼓吹的有機太陽能電池技術。這兩種技術才是第三代太陽能技術的真正代表。
染料敏化太陽能電池，是瑞士科學家Micheal Graetzel的發明。雖然俺並不完全讚同老先生的技術道路，但畢竟他還是俺們的老師和顧問，因此對老爺子的尊重還是免不了的。
此種電池以有機染料為吸光材料，以二氧化鈦晶體薄膜為電子傳輸材料，通過有機染料對二氧化鈦晶體的電子注入實現光電轉化。這種技術概念相對於傳統電池中的無機PN結來說是一個巨大的進步，因為采用此種材料的太陽能電池無須再依賴高純度的無機半導體材料，從而可以極大地降低電池成本。然而由於染料敏化太陽能電池需要采用液態電解液作為空穴傳輸層，由此產生的生產工藝問題尚未很好解決。
現在在這個電池技術上領先的是日本大公司夏普，澳洲公司Dyesol和以色列公司3GSolar。
有機太陽能電池技術，則源自1980年代科學界對有機半導體異質結的研究。其基本結構是由透明電極、電極緩衝層、有機電子給體、有機電子受體以及金屬電極組成。給體和受體兩種有機半導體材料既是吸光材料，又是載流子傳輸材料。有機半導體材料中的電子被入射光激發後形成激子，並通過給體向受體的電子注入來完成光電轉化。
圖二 甲：雙層膜有機太陽能電池的能級示意圖，乙：光電轉化的四個步驟。1. 電子給體吸收光子形成激子；2. 激子擴散到給體/受體界麵上；3. 在界麵上激子分離為自由電子和空穴；4. 自由載流子在內建電場作用下移動到兩個電極上。
有機太陽能的給體和受體兩種有機半導體材料，既是吸光材料，又是載流子傳輸材料。有機半導體材料中的電子被入射光激發後形成激子，並通過給體向受體的電子注入來完成光電轉化。
與染料敏化太陽能電池類似，有機太陽能電池也無須依賴高純度的無機半導體。而且有機太陽能電池的原材料與染料敏化太陽能電池相比更為低廉，完全固態的有機太陽能電池，生產工藝也更為簡單。
因此俺們可以說，有機太陽能最大的競爭優勢，就是成本低廉。以俺們自己的技術來推算，生產出來的產品每峰瓦，保守估計大概是0.30美分左右，就是2-3元人民幣。而且成本下降還有空間。
這個成本，基本上是矽晶體太陽能的10分之一，是第二代薄膜太陽能的3分之一。而通過工藝的優化，和規模效應的出現，這個成本是可以降低到1元人民幣，就是說大概0.15美元一峰瓦。那麽在電價上是什麽概念呢？
那就是以現在的成本計算，俺們的技術可以做到上網電價低於現在火電上網價格，完全不需要國家財政補貼，就已經可以盈利了。
八
那麽現在的矽晶體太陽能的價格如何呢？
據今年3月22日中國開標的敦煌10兆瓦太陽能電站特許權招標項目的數字，平均報價低於1.5人民幣一度電。最低的是0.69元。這個結果已經相當不錯，得益於目前矽晶體原料的大幅度降價。
不過據當事人透露，這個消息令國家發改委能源所，可再生能源光伏專委會等等相關部門，大吃一驚。根據從中國矽晶體太陽能的龍頭企業無錫尚德，蘇州阿特斯，和江蘇中能了解的信息，太陽能電池的組件成本大概是15-18元 （相對於俺們的2-3元），加上其他逆變和輸配電，電站建設安裝和土地等等成本，大概是26-33元。那對俺們來說，就大概是13-18元左右。
而對屋頂太陽能設備，現在的矽晶體太陽能大概是22-29元，俺們大概是10-16元的水平了。
今年4月28日，太陽能行業的13家大企業發表了《洛陽宣言》，號稱要在2012年實現上網電價1元每千瓦的目標。而俺們就要爭取在2012年，做到上網電價2毛錢的目標。
從這裏大家可以看出，在成本上，有機太陽能占有的強大優勢。
那麽人家自然要避免談你的優勢，而要集中力量來攻擊你的弱勢。而對有機太陽能攻擊最主要的一個地方，就是光電轉換率。
這些人就會說，哼，你的有機太陽能，轉換率不就是6-7%嗎？人家矽晶體可是到了16-18%，而且最新的實驗室裏做到了21-22%呢！你永遠也做不到矽晶體的轉換率。
對這種說法，俺也是，哼，不看一看你的高成本！要是光靠高轉換率，那矽晶體也算不了老大吧！幹嘛不把人家GaInP/GaInAs/Ge拿出來啊？人家這個材料的光電轉換率可是41%，超過了矽晶體的物理極限33%了。幹嘛不拿這個在航天飛機，宇宙飛船，太空站和衛星上用的太陽能電池，裝在俺家的房頂上呢？一句話，就是成本太高了。
那麽有機太陽能的光電轉換率提高的前景如何呢？最近俺們剛剛和Alan Heeger這位諾貝爾獲得者聊過天。他的估計是大概在2012年，有機太陽能轉換率可以突破12%。而有機光電的祖師爺鄧青雲那先生，也覺得俺們的這條道路，非常有可能首先突破10%。而這個也是俺們的近期目標。
從下麵這個光電轉換率圖線，可以看出有機太陽能正在進入一個快速提升階段，而這正是因為近2年來，在有機太陽能的原理和機理上得到了理論上的突破，大家的研發方向非常清晰而帶來的結果。
圖三 有機太陽能光電轉換率的曆史曲線
