有機太陽能：中國發展的一個戰略選擇（之一）

一

為啥俺要在中國大力推廣有機太陽能？那篇關於“太陽能三國演義”的文章已經談到戰略上的意義。

俺的“未來世界之新格局”，立意也在於此。就是人家一方麵加強控製新能源的技術和專利壁壘，比如說美國在矽晶體太陽能，德國在精密機械太陽熱能等等上麵，然後另一方麵壓製你中國，和傳統能源告別，比如說如果允許燒煤的話，中國的煤還可以燒不少年頭，把你逼到新能源上麵。

那麽俺提出的辦法，就是要跳出人家為你設下的圈套。跳出來，以夷製夷。就是說搶占新能源和高科技的先發地位。

先談俺最近親眼見到的兩件事。一個是俺們的研發人員，為了申請專利，去檢閱了關於OLED，就是有機光電的專利，發現真是多如牛毛。大概是任何人做夢想到的東西，差不多都被日本鬼子們給申請了。現在有機太陽能上麵，還有好大空間，如果中國不努力的話，再混2年，就被別人給玩死了。

第二件是俺一位在歐洲做研發的兄弟，因為由於一個材料要從英國購買。結果看到了他的中文名字，人家說，俺們在中國沒有銷售渠道，不能賣。兄弟說，俺是在歐洲啊。結果2個月沒有下文。結果還要他的一位老外同事出麵，才可以搞定。

中國在高速鐵路上，有一個聰明的操作，就是投資中國之星的研發。這個研發的意義，不光是對中國未來的高鐵技術產權國有化有幫助，而且增加了中國在技術轉移談判上的砝碼，直接把西方在技術上的封鎖和漫天要價打了下來。

在民用核電方麵，中國走的是同樣的路，那麽這條路子應該在太陽能上麵也要實行。那就是不光要利用有機太陽能的先發優勢，還要利用這個技術，把西方在其他太陽能技術，比如說高精度矽的提煉上麵，把西方的技術封鎖和坐地起價的壟斷打破。

那麽，俺們要回答的是這麽兩個問題：

第一，有機太陽能是不是確實具有技術上的優勢，可以和現有的矽晶體太陽能競爭？

第二，如果答案是肯定的，那麽中國有沒有可能搶占這個優勢？

對這兩個問題，答案都是肯定的。

先說第二個問題，現在俺們所知的世界先進水平，大概是4個團隊，其中兩個在美國，兩個在歐洲。

在美國的兩個團隊，都是走的是大分子有機太陽能方向，英文叫做Polymer Solar Cell。一個團隊是由美國加州大學聖塔克拉分校的Alan J. Heeger教授領軍，於2001年成立，不過在2005年轉做有機太陽能的Konarka公司。Heeger教授本人是科技大牛人，曾於2000年獲得諾貝爾化學獎。現在這個團隊的總轉換率已經做到6.1%。

另一個團隊，是由美國加州大學洛杉磯分校的華裔教授楊陽領軍，於2006年成立的Solarmer公司。這個公司剛剛宣布他們的轉換率達到了6.77%。

在歐洲的兩個團隊，一個是由德國德累斯頓技術大學Karl Leo教授領軍，在2006年成立的Heliatek公司。他們走的是小分子，英文叫Small Melocule的路子。他們現在可以做到5.9%的轉換率水平。

第二個團隊，就是俺現在關注，主要由海外華人科學家擁有專利，希望能在中國開花結果的團隊。因為現在正在從事融資操作，不方便透露這個團隊的成員的姓名。但是俺可以保證的是，這個團隊的技術道路，和前麵三個世界級領先的團隊，有不同之處，是開辟了一條全新的道路。在轉換率上，基本上和楊陽教授的水平一致。

從這個技術的分布來看，兩個華裔技術團隊掌握的技術，現在都是出於領先狀態。中國沒有什麽理由，不去搶奪這個技術高地。


二

這裏俺就開始回答第一個問題，就是有機太陽能有沒有後發的優勢？

要了解這個問題，就先要對傳統太陽能技術，進行一個簡單的介紹。

首先地球上蘊藏的各種化石燃料、水力資源、風能資源都源自太陽對地球的輻照。因此，將太陽能直接轉化成電能將是解決能源問題的一個好方案。

太陽能電池將太陽光能直接轉化為電能，在發電過程中不需要消耗燃料，沒有汙染和碳排放，沒有活動部件的磨損，是一種清潔的發電方式。但由於目前的太陽能電池製造成本過於高昂，加上生產過程中對自然環境較為嚴重的汙染，太陽能電池還不能廣泛應用。

現今的太陽能電池產業誕生於20世紀50年代，源自美國的矽半導體太陽能電池技術。在過去的五十多年中，產業化生產的太陽能電池技術主要可以分為二代；而此外尚有多種“第三代”太陽能光伏發電技術在向產業化努力。

圖1 三代太陽能電池（從左到右）：第一代）晶體矽太陽太陽能電池、（第二代）無機薄膜太陽能電池、（第三代）有機太陽能電

第一代太陽能電池以晶體矽太陽能電池為代表，包括多晶矽電池和經過拉晶提純後的單晶矽製作的電池。1954年，美國的貝爾實驗室發明了晶體矽太陽能電池。經過多年的發展，雖然與晶體矽太陽能電池相關的技術有許多進步，但其基本原理——通過氧化再還原提純矽料的辦法沒有改變。由於必須采用高純度的矽片，晶體矽太陽能電池的製造過程中能耗高、汙染高。再加上複雜的工藝、昂貴的生產設備以及生產過程中的大量能量消耗，若無大力度的政府補貼，晶體矽電池很難與傳統能源競爭。

而為一些企業所推崇的“物理法”（也稱冶金法）矽料提純工藝，雖然從原理上看能相對於傳統生產方法（改良西門子法等）降低成本，但這種生產工藝仍有大量問題沒有解決。而且，冶金法仍以初矽為原材料，初矽生產過程中的高能耗和高汙染依舊不可避免。

綜合以上原因，目前晶體矽太陽能電池的售價在20元以上，而且多數利潤掌握在國外矽料供應商手中。從中期看（十年左右），晶體矽太陽能電池的價格下降空間並不大。

第二代太陽能光伏技術，是通過氣相沉積法製造的無機半導體薄膜電池。用於沉積無機半導體的透明電極基片可以是玻璃基片，也可以是柔性基片。第二代太陽能電池實現了較低的生產成本，但與第一代的晶體矽電池相比，無機薄膜太陽能電池的光電轉換效率偏低，而且往往還光照下還會發生效率的衰減。

根據無機半導體薄膜材料的不同，目前的主要第二代太陽能薄膜電池包括銅銦镓硒（CIGS）電池、碲化鎘（CdTe）電池和非晶體矽（a-Si）電池幾大類。然而這些電池的生產設備依然昂貴，生產效率又受到高真空過程的的影響，因此第二代太陽能電池的發電成本依然不能與傳統能源競爭。更嚴重的是，碲化鎘電池中的鎘元素對土壤和生物體還有嚴重的毒害作用，電池過了使用年限之後必須回收處理。而且應用在銅銦镓硒電池中的銦元素以及應用在碲化鎘電池中的碲元素在地表中蘊藏量都很低，無法支撐這兩種電池的大量生產。

目前我國正在大量引進第二代太陽能電池生產線。這些第二代太陽能電池生產企業雖然可望獲取一定的經濟利益，但無法從根本上解決中國的能源問題。

 

  

圖2 汙染嚴重的粗矽生產企業。