世界上最大、最先进的太阳能飞机—瑞士“阳光动力2号”已光临我国重庆、南京,这是一次清洁能源与绿色环保先进理念的薪火传递,是一次航空创新科技全面展示,是一次人类冒险飞行挑战自我的伟大创举。中国航空学会、中国可再生能源学会、新华网、江苏省科协等单位将于2015年4月26日,在南京举办“太阳能飞行器主题沙龙”,主题为“与阳光同行,与创新齐飞”。
中山大学教授沈辉认为,我国在光伏技术应用是多方面的,最早光伏应用是解决无电地区,后来在卫星上得到应用,然后是边远地区的。我们现在已经在城市里边大规模的应用,整个光伏,有了电,我想未来多少年以后说电被取代,电被取代的可能性非常小,电是非常神奇的,发展的路是非常宽的。
以下为发言实录:
谢谢主持人,也谢谢中国科协能有这个交流的机会。我的主题是太阳能发电是如何实现的?和航空界的朋友一起交流一下。我是来自于中山大学,大概分这几个内容,因为时间有限,从原理方面到产业方面,到应用方面有一个比较全面的介绍。我来自于中山大学,我们中山大学也有太阳能的三个团队,我们有上百人,主要是做一个太阳电池,包括整个系统方面的一些研究,第一个方面跟大家讲一讲太阳能,这个方面很快过去。大家知道整个可再生能源是一个很宽广的范围,阳光,大家知道,BP搞石油大肆宣传太阳能,石油每天都在减少,太阳每天都升起,整个的话,我们所有的能源都跟太阳有关系,整个可再生能源的优缺点我在这里不讲,清洁、无线,目前也是大规模使用可再生能源的时代已经开始。
关于太阳辐射的知识,很多人都比较了解,我想我们国家也是有丰富的太阳能资源,三分之二的国土,像西方,像德国太阳能是很少的,但是德国的理念是上帝给我们多少我们就用多少。如果按照到地球上的能源,是我们整个人类能源消耗的1万倍,太阳能利用的空间是非常大的。关于太阳的知识我就不去多讲,主要是因为当时我考虑到有些学生,将来你们可以考去。我这里面强调一下,我们大家都在讲太阳能,这是白天有,晚上没有,而且要下雨怎么办?我认为这正好是太阳是调节我们生活节奏的,白天阳光普照,晚上我们休息了,太阳电池发电,我们晚上可以诊断一下,体检一下,这也是一个非常好的自然规律。人类受到太阳的调节生活和生产,这是一个非常和谐的场面。整个太阳光,到我们地球上基本上是平行光,太阳光也要走路的,照到我们地球上要8分钟时间,光速每分钟30万公里。首先我们太阳能的利用都跟基础科学研究离不开的,科学发展离不开的,从普兰克到爱因斯坦,我们都是以他的理论来进行解释的。
太阳光谱,电磁波非常窄的部分。牛顿把太阳光可以分散成七种光,可见光,赤橙黄绿青蓝紫,是从250纳米到2500纳米,太阳光热可以全部利用,太阳电池,效率的提高就跟光谱的利用,和材料的匹配都是有密切关系的。都是由科学家来进行攻关,这是光谱的问题。
下面我说一下太阳能技术发展的历史,这样就是一个很长的,我要给大家整个的一个回顾,从我们中国对关于太阳的夸父追日,后羿射日,都是对于太阳的向往。我们中国古代人是怎么利用太阳能的。大家知道在四川有一个金沙遗迹,发现了一个装置是金子的,发现了是太阳神鸟的金饰,外面的神鸟三足鸟表示四季的变化,商周时代,我们人类对太阳就是这么一个神奇的向往。这是我专门去了一下把它照下来,这个已经成为我们国家遗产的标志了,古代人对于太阳的神往。我们国家的《考工记》,《梦溪笔谈》里面就谈到,古代的时候可以用铜镜两面来进行聚焦取火,我们挖掘出来这样一个实物来证明这一点,这也是我们古代聪明才智的表现。下面上海博物馆收集了另外一个东西,西汉透光镜,背面的文字通过前面的光照可以反映在上面,当然这是一种技术的技巧,这是很神奇的,这是西汉时期中国人就做出来的,下面有复制品,我收藏了一个复制品,大家可以看下面是一面铜镜,正面我对着太阳,然后里边会出来一个人头,我把它定义为是耶稣,非常清晰耶稣的头像,这是我们古代利用太阳能非常好的例子。西方关于聚光烧会罗马战船,光热的方法,包括最早光热的电站,都是开始了这方面的探讨和研究。
这是化学电池,我们所谓的所谓的光伏现象,这就是电化试验,这是法国科学家19岁发现这个现象,一直引导我们今天这样一个巨大的产业,爱因斯坦明确的提出了光是一个颗粒,我们才能圆满的解释光电效应,才能解释太阳能电池的原理,还有一个半导体,肖特莱的贡献,才有了我们今天太阳能技术的世界。最终我们一个里程碑就是把晶体硅电池试验化了,才开始了我们现在的道路。这是我2003年在日本开会的时候做出来的实物。这里面要向大家提及的,在1974年创建了世界上第一个太阳能地面工厂,他写了一本书回顾了整个太阳能发展的历程,这里面有一段话,是一个东德跑过去的人,他跟他的老板说我是共产主义国家来的,我要当资本家,我要干太阳能电池,从此就拉开了这个序幕。有两个篇章专门写中国奇迹。我讲一下太阳能转换方式,光热转化、光电转化,这是太阳能电池的运用原理,实现太阳能的发电,有光就有电,而且是没有一个中间的过程,是直接的转换,这里面飞机上讲到IBC电池,就把前面的电极全部用到背面去了,是增加吸收。等会我们在一个著名的专家皮埃尔˙雅克他会专门讲他做出来的IBC的电池,给大家一个实物,并且做一些解释。这是上面的电池和下面普通的电池,正方面都有电极,IDC的电池是没有的,在背面交叉状PNG的扩散,当时是用光刻,可以通过数码印刷低成本的来做,今天的电池就是这样一个类型。我们光伏产业整个的现状跟大家做一个解释,为什么发展光伏?这就是能源和环境的问题,大家不要忘了,去年2014年是一个著名的科普作家,也是我们一个新能源或者环境的倡导者卡森他的著作50周年,这本书《寂静的春天》是环保里边的《圣经》,早就预示着人类要走这条路,这是一个先驱式的人物,我们从北大资料上看,也展示了我们中国所有化石能源都是有限的,人类是无路可走,必须要走太阳能这一步。
整个的产业链在我们中国已经健全了,尤其是从沙子开始,一个是硅,一个是碳,飞机上主要的两个元素就是硅跟碳,非常奇妙的,都是同一个元素周期表里面的,硅将来就是石油,硅将来就是煤炭,硅将来就是电子,有了阳光有了沙子,沙子主要是硅,人类的持续发展是毫无问题的。我们国家有一个三部曲我在总结,我们通过五六年的时间,中国人在硅电池方面做到了世界霸主的地位,我们从原来落后于印度,现在是一个世界霸主,我们用五六年的时间实现了硅片上面的霸主地位,我们在多晶硅材料上面走到了世界前列,现在是光伏电站,光伏大规模的应用,我们中国走在前面完全是充满信心。现在世界上安装总量走在前面是德国,40几个G瓦,到今年年底我们国家可以自豪的宣布我们是安装总量是最高的国家,平均就不行了,我们还需要更加的努力。第五个新型太阳能电池,创新已有的技术,主要用西方的,下一步要靠我们来发展。我们国家的企业如果现在讲到中国产业晶体硅,中国第一就是世界第一,我们现在70%产量全部在中国,使用以及大规模应用也是中国走在前面。
我们中山大学主要是培养了一批的学生,特别是我很自豪的,我们有五个博士,还有好几个硕士都在天合国家实验室开展工作,我想我们倍感压力,因为企业远远走在我们大学,我们研究机构的前面了,对我们压力非常大,所以我们安心培养学生,另外,我们也加倍努力,能跟企业一起来共创以后美好技术的发展。
安装已经发展的非常快了,从整个情况来发展,国内大家可以看,去年安装总量中国是遥遥领先,已经达到了总量,而且我们安装超过10个G瓦,今年国家给的总量是8个G瓦,而且不封顶的肯定会超过20G瓦。2012年开始,中国光伏电站在全世界处于一个领先的地位。
光伏技术应用是多方面的,最早光伏应用是解决无电地区,后来在卫星上得到应用,然后是边远地区的。我们现在已经在城市里边大规模的应用,整个光伏,有了电,我想未来多少年以后说电被取代,电被取代的可能性非常小,电是非常非常神奇的,发展的路是非常宽的。从天上到地面,地面的通信电站,到西部,我们为什么保持通信,就是太阳发电,能给我们提供信号的传输。另外太阳又是建筑材料,将来太阳电池就是最有魅力,最有动感的建筑材料,每一栋房子都离不开太阳能电池,每个人身上的衣服,每一个桥梁,每一个汽车,每一个船,包括所有的建筑物都会大量用太阳能。未来的展望,我想欧洲已经出来了一个宏大的目标,特别是德国人,德国、瑞士他们的太阳能发电站到了7%了,当年第一个兆瓦级太阳能电站在深圳,当时1块钱一度电,60年都回不了成本,我们中国人10年起来,一个兆瓦的电站不要一千万,我们七千年就收回成本了,这个是奇迹,中国的奇迹将来在世界光伏工业发展史上,中国光伏就跟华为一样响亮,应该是世界的亮点,这个是青史留名。美国还要实现太空电站,2050年我也要坚持活到2050年,中国实现10%的发电或者是20%的发电都是可能的。未来的愿景,太阳能要进入我们的方方面面,进入到各个方面,我想太阳是无限的,我们人类的美好,人类的和谐,我们永远依靠太阳,就保证我们的健康,前进发展。
原标题:中山大学教授沈辉:中国光伏是世界的亮点