誰來慧眼識珠——記陳鍾謀教授和他的新型光伏電池發 (圖)

從20世紀後期以來，新能源特別是可再生無汙染能源的開發，越來越受到世界各國的重視。這不但是人類生存對於環境保護的需要，更是由於經濟發展對於能源消耗的依賴，以及不可再生能源的日益枯竭。世紀交替的幾年之間，發達國家如美國、日本、歐盟，都已將清潔的、可再生能源的開發利用列入到發展計劃的日程表中，其他如印度、巴西、韓國、印尼等國家，也紛紛製定了一係列鼓勵發展可再生能源的政策，以促進新型能源的研究與開發。 在各種無汙染、可再生的新能源領域中，將幾乎是永不枯竭、普遍存在、又清潔無汙染的陽光轉化為電能的光伏產業，是世界各國的科學家和工業界的首選目標之一。據了解，到目前為止。歐盟國家利用太陽能轉化的發電量，已占到總發電量的15%左右，並且歐盟計劃在2050年，將這一比例提高到50%。相比而言，已日益成為製造大國因之也是能源消耗大國的中國，雖然也早已開始了光伏產業的研究與開發，但由於起步較晚，基礎薄弱和相關行業的技術水平所限，與發達國家相比還存在著明顯的差距、形勢緊迫。世界領先的發明 光伏產業的基本原理並不複雜，就是利用光電轉換技術將吸收的太陽光能轉化為電能。這種電能是直流電，可以再通過一個變電裝置將其轉化為交流電，並入地區的電網即可。當然，說起來容易，做起來並不簡單。這一過程涉及到材料科學、加工工藝、半導體科學等等。尤為重要的是，要達到成本低廉符合工業化應用的標準，還要進行艱苦努力。在諸多科技難點的挑戰中，光電轉化率是最為突出的指標。目前，即使是在發達國家，能夠做到光電轉化率的最高水平也隻有17～20%。然而，有一位中國的發明家——陳鍾謀先生，卻已在光電轉化理論上有所突破，在光伏電池的結構設計上有所創新，從而使光電轉化效率躍升到了35%，並且已經成功地進行了小批量試生產。生產出來的10W、20W和80W新型高效光伏電池，性能穩定、使用效果良好，經中國科學院太陽光伏發電係統和風力發電係統質量中心檢測，產品技術性先進。陳鍾謀教授就此申請並獲得授權的發明專利，還被國家知識產權局有關部門評為重點專利。 早年畢業於前蘇聯莫斯科動力學院電子器件專業，曾經師從於著名科學家伊凡·列別捷夫教授的陳鍾謀先生，於2005年12月在南京，操著帶有濃重的江蘇無錫口音的普通話，向筆者介紹了他發明的“新型光效納米熱光伏電池”原理。 光伏電池的轉化率之所以低，主要是有兩方麵原因。一是投射到電池極板表麵的太陽光有30%左右會被反射掉，根本沒有被吸收。二是在被吸收的光線中，波長大於截止波長的光子不能產生電子一空穴對，因而也就不能實行光電轉換，等於是又一部分能量損失。這部分能量約占50%左右，因此，決定了光伏電池的轉化率在17%～20%。基於這一認知，陳先生創造性地提出了光伏電池理論的新觀點，即提高光電轉化率，必須使電池吸收光線的波長範圍更為寬泛。不僅能吸收可見光、還要包括紅外線，並且充分利用光電轉換過程中損耗的能量。因此，光伏電池極板的結構設計與功能，是提高光電轉化率的關鍵環節。憑借著多年從事電子器件研究的豐富經驗與科學素養，陳先生經過反複思考，設計完成了一種采用npn三層結構的光伏電池，並且使其具有了可以多子傳播的邊界條件。經過多次反複實驗，效果顯而易見，大幅度提高了光電轉換效率。在相同的光照與受光麵積條件下，這種新型電池比國際最高水平的電池所能達到的0.92A/W高3.2倍，如果加上1.5伏的偏壓,則高出幾百倍。此外，其靈敏度增益在相同光源與輸出功率條件下，也相當於常規電池的7.5倍，轉化效率高達35%。中國工程院院士張光義先生認為這一發明：“創造性地提出了太陽能電池發展的新思路，所研製的新型高效納米光伏電池在未來光伏技術發展中占有重要地位，因為它不僅是一種環保能源，而且大大提高了太陽能電池的轉換效率，作為下一步產品化的前奏，此項工作具有十分重要的意義，將縮短我國與國際先進水平之間大約15年的差距，開發和推廣各種利用熱光電池的發電裝置和新型高效納米光伏電池的大批量生產將會進一步降低成本，加快太陽能光伏產業化的進程，為國家新型能源發展做出貢獻。誰來慧眼識珠 從20世紀90年代中期開始研究、設計，直到2000年獲得“新型高效納米熱光伏電池”的發明專利權，陳鍾謀教授此後一直致力於這一發明的應用與推廣。可直到今天，這項從理論到設計均擁有自主知識產權的創新成果，仍然停留在小批量試生產的階段。盡管通過了中科院有關部門的技術鑒定，盡管有關領域的專家也對這一項果給予了肯定，並且呼籲直至推薦將這一研發項目列入國家高新技術發展重點計劃，但“新型納米熱光伏電池”項目，幾年來仍然是在原地踏步。不要說大規模工業生產，連中試階段也還沒有提到議事日程。之所以如此，原因也很簡單。那就是缺乏資金支持來實施中試和大規模批量生產。正像太陽能利用開發的技術一樣，基本原理並不複雜，實際操作卻並不容易。新能源的開發利用是嶄新的科研領域。沒有豐富的經驗與理論可循。更遑論任何領域的創新都有尚未可知的風險存在。對於這樣一個極具誘惑、卻又風險未知的科研成果，誰能做出準確無誤又保證萬無一失的評估、判斷結論，從而為重大投資決策提供依據呢？ 據陳鍾謀教授介紹，幾年來，已有美國、日本、西班牙和國內一些知名企業先後找到他，就“新型納米熱光伏電池”項目反複磋商、洽談，除了一遍遍介紹其發明的原理和設計思路以外，陳先生也應邀一遍遍地做了許多次演示實驗。但最終卻大都是由於對方要求進一步的實驗，而不了了之。因為陳鍾謀作為一名退休的科技人員，在實驗資金、實驗場地、條件、材料等方麵有諸多困難。同時，作為非職務發明人，他對於自身的發明也有著敏感的保護意識。因此，他往往要求在進一步實驗之前，對方能與他簽訂相應的協議並給予資金支持。而對方則由於顯而易見的原因猶豫不決。對此，陳鍾謀頗有感慨，“創新項目的特點就是高回報、高風險，怎麽能隻要高回報，不承擔高風險呢”？ 為了論證自己的發明具有的真實性、可行性。陳鍾謀找到了自己的老同學、老同事，他們都是多年從事電子器件研究的內行，請他們審查、論證。為了能找到慧眼識珠的開發商，陳鍾謀與幾個離退休的老幹部、老專家成立了一個小公司，專門跑市場。前不久，還與江蘇一家科技開發企業合作，委托該公司中介這一項目的轉化、開發事宜。以中國工程院院士張光義為首的幾位知名人士，還準備就此上書當地政府領導，以期得到支持，使這一利國利民、利於可持續發展的新能源開發項目，得以實施。創新需要市場 古今中外的發明家都有一個共同點，那就是思維活躍、不墨守成規。除此之外，他們的經曆、作風，以及發明創造的過程卻不盡相同。就此而言，陳鍾謀先生應屬於循序漸進、默默耕耘而有所創造的一類。1937年出生於江蘇省無錫市的陳鍾謀，早在前蘇聯求學期間，即在導師指導下完成了“超高頻再生放大器可能性研究”課題，與其導師聯名所作出論文被載入《蘇聯百科全書·電子學卷》。20世紀60年代中期回國以後，一直在電子工業部所屬研究部門從事科研工作，曆任課題組組長、車間主任、研究室主任等職。幾十年間，他參與或主持完成的科研成果有磁控管再生放大器、C波段兆瓦級磁控管、新一代夜視器件EBS- CCD的機理研究、色敏傳感器研究、微型高效寬光譜接觸器、矽寬勢阱半導體光電二極管等等。陳鍾謀曾被國防科委授予個人三等功；其成果曾獲部級科技進步一等獎5項；國家科技進步二等獎1項。作為新型熱光電池的專利發明人，陳鍾謀還被美國傳記研究所（ABI）列為“世界500名學術帶頭人”；被國際劍橋傳記中心（IBC）列為“20世紀2 000名卓越科學家”。 從陳先生的履曆和業績不難看出，他是一個幾乎畢生從事科學研究工作的學者，而且學有專長、術有專攻。然而，無論是對於陳鍾謀而言還是對社會來說，這一次的科研成果卻與他以往的成果有所不同。這種不同折射出了社會的發展、體製的變遷，還有創新成果如何市場化這樣一個難題。陳鍾謀作為電子工業部所屬研究所的工程師或高級工程師時所取得的成果，可以由所裏、部裏組織鑒定、評獎、立項、投產，而退休以後的陳鍾謀取得的成果，已屬於非職務發明，換句話說是個人行為。這就給他的發明成果轉化實施乃至於進一步的實驗論證，都帶來了困難。實際上，不隻是陳鍾謀，全國成千上萬的非職務發明成果都有類似的情形。 從表麵上看，隨著改革開放的深入，經濟發展的迅猛，市場化運行規則的不斷完善，優秀的科研成果應該是有了更加廣闊的天地。可以得到國有或者民營企業的支持而轉化成生產力。但實際上顯然並非如此。失去了順理成章進入由政府立項、投資、評估、鑒定到評獎實施的“正規”途徑，“舉賢不避親”實際上很難。於是，非職務發明成果似乎隻能選擇民營企業、民間資本作為支撐。然而民營企業的支持條件往往更加苛刻，除卻趨利避害的本能之外，民營企業往往還缺乏評估判斷的能力以及承擔風險的實力。所以，市場化的渠道也並不通暢，特別是像新型熱光伏電池這樣的科技含量較高的創新成果。據了解，將這一項目進行中試需幾百萬元，而大規模投產則需要投資1億元左右。顯然，這樣的投資規模遠非中、小民營企業所能承受，更不要說陳鍾謀個人。 在全世界都極為重視並且尋求可再生、無汙染的新能源之際，能夠大幅度提高太陽能光伏電池轉化率的新型電池若能實現生產，無疑具有重大的意義，但這一項目在理論突破和小試完成以後，至今已有5年多時間，不能得以實施、投產並且推向市場，也就失去了實際意義。而據陳先生介紹，發達國家在這一領域的最新進展，也已經采用了多層太陽能電池極板的吸光結構、使光電轉換率提高到了25%左右，隻是由於成本較高，還沒有實際應用。言語當中，不無緊迫感與一絲憂慮。 科研成果轉化，一直是我國科技體製改革的重要課題。改革開放和市場化經濟開拓了成果轉化的新途徑，但很明顯，這樣的新途徑需要一個完善的過程，社會的經濟基礎，人們的思想觀念，市場化規則的完善是大環境，而項目的評估，風險投資的來源，成熟的中介機構，企業家科學素養的提高則是急待解決的問題。以陳鍾謀的科研成果為例，急需進入市場，而市場也迫切需要這樣的先進技術，然而卻缺少一個有效的過渡平台。陳先生已年近七旬，滿頭白發，隻憑他個人奔走呼籲，在大海一般的市場麵前，顯得是那樣孤單無助。很難說這種電池一經投產，便會風糜世界，可也許延宕下去，我們將錯失一次擁有原創性知識產權的先進技術的良機。 在中國股市已越來越缺乏神話的今天，江蘇陽光的神話越發耐人尋味。 　　10月30日出版的最新一期《財經》雜誌報道，位於江陰市新橋鎮的江蘇陽光股份有限公司（上海交易所代碼：600220）（行情,資訊）向來以毛紡及服裝為主業。多家基金公司大力推薦江蘇陽光的股票，譽其掌握了“世界第一的光電轉換技術”，正貼切眼下股市中大熱的“能源概念”。 　　公司宣稱，初步測試已獲得高達35％的光電轉換率，目前正要經由中試以最終實現量產。而目前太陽能光伏電池的理論光電轉換率上限為33％，市場上常規太陽能電池的光電轉換率一般在15％－17％間，超過20％的僅能在實驗室中實現，尚未見量產。 　　早在江蘇陽光宣布這一重大技術後不久，即有媒體質疑其為“神話”，但上市公司從未予以回應。日前，江蘇陽光董事會秘書陳浩告訴《財經》記者，他們最快將在今年11月宣布中試結果，“如果這個測試通過了，獲諾貝爾獎也說不定。” 　　江蘇陽光的這一項目，是與74歲的退休教授陳鍾謀的合作；後者正是35％的光電轉換技術的提供者。《財經》記者調查發現，陳鍾謀的這一技術充滿疑竇，早年曾數度失敗，前景也遠不明朗。 　　這或許隻是故事的一麵。以傳統毛紡製裝業為主的江蘇陽光自2003年以來利潤持續下跌，跌幅超過50％。今年初啟動股改後，公司先後宣告了上半年利潤預增400％、掌握太陽能電池最高新技術等重大利好，順利通過股改，一挽數年頹勢。 　　與此同時，江蘇陽光正在積極申報一項征地項目，擬名“陽光光伏城，”用於太陽能電池生產基地。位於江陰新橋鎮的這一地塊麵積多達1500畝。在土地審批趨緊的今天，地塊價值不難想象。江蘇陽光的控股大股東，係私營企業江蘇陽光集團有限公司（陽光集團）。後者是江蘇當地頗有名氣的房地產開發商，近年來正調集巨資頻頻圈地。 　　今年6月27日，公司發布公告稱，為解決太陽能光伏電池的上遊原料供給問題，打造完整的產業鏈，決定與寧夏東方有色金屬集團有限公司、寧夏電力開發投資有限責任公司，共同投資成立寧夏陽光矽業有限公司。公司注冊資本3.6億元，江蘇陽光將以現金出資2.34億元，持股65％。 　　而今年國慶後，《財經》記者來到寧夏自治區石嘴山市新材料工業開發區，看到陽光矽業用於投產多晶矽的規劃用地仍是一片空曠無人的荒土地，陽光下塵土飛揚。石嘴山市工商局注冊科負責人告訴記者，陽光矽業公司雖已注冊，但目前尚有涉及其經營範圍的多項證書需要審批，公司還未開展任何生產經營活動。 　　與此同時，位於江蘇江陰新橋鎮新華路上的一塊工地，至今仍悄無聲息。9月末，記者在工地現場看到，一棟三層高的廠房已接近完工，全場僅一兩名工人在整理建築材料。記者找到了正躺在牆角睡覺的一位工地負責人。他表示，工地已停工兩個月，還不知道什麽時候再開工。 　　這就是計劃“年產500隻新型太陽能電池”的江蘇太陽能電力有限公司廠房所在地。工地負責人告訴記者，這個廠房原來屬於陽光集團，去年底開工建設，開始設計圖紙是一間服裝包裝廠，近來才被要求改做太陽能電池廠房。