谁来慧眼识珠——记陈钟谋教授和他的新型光伏电池发 (图)

从20世纪后期以来，新能源特别是可再生无污染能源的开发，越来越受到世界各国的重视。这不但是人类生存对于环境保护的需要，更是由于经济发展对于能源消耗的依赖，以及不可再生能源的日益枯竭。世纪交替的几年之间，发达国家如美国、日本、欧盟，都已将清洁的、可再生能源的开发利用列入到发展计划的日程表中，其他如印度、巴西、韩国、印尼等国家，也纷纷制定了一系列鼓励发展可再生能源的政策，以促进新型能源的研究与开发。 在各种无污染、可再生的新能源领域中，将几乎是永不枯竭、普遍存在、又清洁无污染的阳光转化为电能的光伏产业，是世界各国的科学家和工业界的首选目标之一。据了解，到目前为止。欧盟国家利用太阳能转化的发电量，已占到总发电量的15%左右，并且欧盟计划在2050年，将这一比例提高到50%。相比而言，已日益成为制造大国因之也是能源消耗大国的中国，虽然也早已开始了光伏产业的研究与开发，但由于起步较晚，基础薄弱和相关行业的技术水平所限，与发达国家相比还存在着明显的差距、形势紧迫。世界领先的发明 光伏产业的基本原理并不复杂，就是利用光电转换技术将吸收的太阳光能转化为电能。这种电能是直流电，可以再通过一个变电装置将其转化为交流电，并入地区的电网即可。当然，说起来容易，做起来并不简单。这一过程涉及到材料科学、加工工艺、半导体科学等等。尤为重要的是，要达到成本低廉符合工业化应用的标准，还要进行艰苦努力。在诸多科技难点的挑战中，光电转化率是最为突出的指标。目前，即使是在发达国家，能够做到光电转化率的最高水平也只有17～20%。然而，有一位中国的发明家——陈钟谋先生，却已在光电转化理论上有所突破，在光伏电池的结构设计上有所创新，从而使光电转化效率跃升到了35%，并且已经成功地进行了小批量试生产。生产出来的10W、20W和80W新型高效光伏电池，性能稳定、使用效果良好，经中国科学院太阳光伏发电系统和风力发电系统质量中心检测，产品技术性先进。陈钟谋教授就此申请并获得授权的发明专利，还被国家知识产权局有关部门评为重点专利。 早年毕业于前苏联莫斯科动力学院电子器件专业，曾经师从于著名科学家伊凡·列别捷夫教授的陈钟谋先生，于2005年12月在南京，操着带有浓重的江苏无锡口音的普通话，向笔者介绍了他发明的“新型光效纳米热光伏电池”原理。 光伏电池的转化率之所以低，主要是有两方面原因。一是投射到电池极板表面的太阳光有30%左右会被反射掉，根本没有被吸收。二是在被吸收的光线中，波长大于截止波长的光子不能产生电子一空穴对，因而也就不能实行光电转换，等于是又一部分能量损失。这部分能量约占50%左右，因此，决定了光伏电池的转化率在17%～20%。基于这一认知，陈先生创造性地提出了光伏电池理论的新观点，即提高光电转化率，必须使电池吸收光线的波长范围更为宽泛。不仅能吸收可见光、还要包括红外线，并且充分利用光电转换过程中损耗的能量。因此，光伏电池极板的结构设计与功能，是提高光电转化率的关键环节。凭借着多年从事电子器件研究的丰富经验与科学素养，陈先生经过反复思考，设计完成了一种采用npn三层结构的光伏电池，并且使其具有了可以多子传播的边界条件。经过多次反复实验，效果显而易见，大幅度提高了光电转换效率。在相同的光照与受光面积条件下，这种新型电池比国际最高水平的电池所能达到的0.92A/W高3.2倍，如果加上1.5伏的偏压,则高出几百倍。此外，其灵敏度增益在相同光源与输出功率条件下，也相当于常规电池的7.5倍，转化效率高达35%。中国工程院院士张光义先生认为这一发明：“创造性地提出了太阳能电池发展的新思路，所研制的新型高效纳米光伏电池在未来光伏技术发展中占有重要地位，因为它不仅是一种环保能源，而且大大提高了太阳能电池的转换效率，作为下一步产品化的前奏，此项工作具有十分重要的意义，将缩短我国与国际先进水平之间大约15年的差距，开发和推广各种利用热光电池的发电装置和新型高效纳米光伏电池的大批量生产将会进一步降低成本，加快太阳能光伏产业化的进程，为国家新型能源发展做出贡献。谁来慧眼识珠 从20世纪90年代中期开始研究、设计，直到2000年获得“新型高效纳米热光伏电池”的发明专利权，陈钟谋教授此后一直致力于这一发明的应用与推广。可直到今天，这项从理论到设计均拥有自主知识产权的创新成果，仍然停留在小批量试生产的阶段。尽管通过了中科院有关部门的技术鉴定，尽管有关领域的专家也对这一项果给予了肯定，并且呼吁直至推荐将这一研发项目列入国家高新技术发展重点计划，但“新型纳米热光伏电池”项目，几年来仍然是在原地踏步。不要说大规模工业生产，连中试阶段也还没有提到议事日程。之所以如此，原因也很简单。那就是缺乏资金支持来实施中试和大规模批量生产。正像太阳能利用开发的技术一样，基本原理并不复杂，实际操作却并不容易。新能源的开发利用是崭新的科研领域。没有丰富的经验与理论可循。更遑论任何领域的创新都有尚未可知的风险存在。对于这样一个极具诱惑、却又风险未知的科研成果，谁能做出准确无误又保证万无一失的评估、判断结论，从而为重大投资决策提供依据呢？ 据陈钟谋教授介绍，几年来，已有美国、日本、西班牙和国内一些知名企业先后找到他，就“新型纳米热光伏电池”项目反复磋商、洽谈，除了一遍遍介绍其发明的原理和设计思路以外，陈先生也应邀一遍遍地做了许多次演示实验。但最终却大都是由于对方要求进一步的实验，而不了了之。因为陈钟谋作为一名退休的科技人员，在实验资金、实验场地、条件、材料等方面有诸多困难。同时，作为非职务发明人，他对于自身的发明也有着敏感的保护意识。因此，他往往要求在进一步实验之前，对方能与他签订相应的协议并给予资金支持。而对方则由于显而易见的原因犹豫不决。对此，陈钟谋颇有感慨，“创新项目的特点就是高回报、高风险，怎么能只要高回报，不承担高风险呢”？ 为了论证自己的发明具有的真实性、可行性。陈钟谋找到了自己的老同学、老同事，他们都是多年从事电子器件研究的内行，请他们审查、论证。为了能找到慧眼识珠的开发商，陈钟谋与几个离退休的老干部、老专家成立了一个小公司，专门跑市场。前不久，还与江苏一家科技开发企业合作，委托该公司中介这一项目的转化、开发事宜。以中国工程院院士张光义为首的几位知名人士，还准备就此上书当地政府领导，以期得到支持，使这一利国利民、利于可持续发展的新能源开发项目，得以实施。创新需要市场 古今中外的发明家都有一个共同点，那就是思维活跃、不墨守成规。除此之外，他们的经历、作风，以及发明创造的过程却不尽相同。就此而言，陈钟谋先生应属于循序渐进、默默耕耘而有所创造的一类。1937年出生于江苏省无锡市的陈钟谋，早在前苏联求学期间，即在导师指导下完成了“超高频再生放大器可能性研究”课题，与其导师联名所作出论文被载入《苏联百科全书·电子学卷》。20世纪60年代中期回国以后，一直在电子工业部所属研究部门从事科研工作，历任课题组组长、车间主任、研究室主任等职。几十年间，他参与或主持完成的科研成果有磁控管再生放大器、C波段兆瓦级磁控管、新一代夜视器件EBS- CCD的机理研究、色敏传感器研究、微型高效宽光谱接触器、硅宽势阱半导体光电二极管等等。陈钟谋曾被国防科委授予个人三等功；其成果曾获部级科技进步一等奖5项；国家科技进步二等奖1项。作为新型热光电池的专利发明人，陈钟谋还被美国传记研究所（ABI）列为“世界500名学术带头人”；被国际剑桥传记中心（IBC）列为“20世纪2 000名卓越科学家”。 从陈先生的履历和业绩不难看出，他是一个几乎毕生从事科学研究工作的学者，而且学有专长、术有专攻。然而，无论是对于陈钟谋而言还是对社会来说，这一次的科研成果却与他以往的成果有所不同。这种不同折射出了社会的发展、体制的变迁，还有创新成果如何市场化这样一个难题。陈钟谋作为电子工业部所属研究所的工程师或高级工程师时所取得的成果，可以由所里、部里组织鉴定、评奖、立项、投产，而退休以后的陈钟谋取得的成果，已属于非职务发明，换句话说是个人行为。这就给他的发明成果转化实施乃至于进一步的实验论证，都带来了困难。实际上，不只是陈钟谋，全国成千上万的非职务发明成果都有类似的情形。 从表面上看，随着改革开放的深入，经济发展的迅猛，市场化运行规则的不断完善，优秀的科研成果应该是有了更加广阔的天地。可以得到国有或者民营企业的支持而转化成生产力。但实际上显然并非如此。失去了顺理成章进入由政府立项、投资、评估、鉴定到评奖实施的“正规”途径，“举贤不避亲”实际上很难。于是，非职务发明成果似乎只能选择民营企业、民间资本作为支撑。然而民营企业的支持条件往往更加苛刻，除却趋利避害的本能之外，民营企业往往还缺乏评估判断的能力以及承担风险的实力。所以，市场化的渠道也并不通畅，特别是像新型热光伏电池这样的科技含量较高的创新成果。据了解，将这一项目进行中试需几百万元，而大规模投产则需要投资1亿元左右。显然，这样的投资规模远非中、小民营企业所能承受，更不要说陈钟谋个人。 在全世界都极为重视并且寻求可再生、无污染的新能源之际，能够大幅度提高太阳能光伏电池转化率的新型电池若能实现生产，无疑具有重大的意义，但这一项目在理论突破和小试完成以后，至今已有5年多时间，不能得以实施、投产并且推向市场，也就失去了实际意义。而据陈先生介绍，发达国家在这一领域的最新进展，也已经采用了多层太阳能电池极板的吸光结构、使光电转换率提高到了25%左右，只是由于成本较高，还没有实际应用。言语当中，不无紧迫感与一丝忧虑。 科研成果转化，一直是我国科技体制改革的重要课题。改革开放和市场化经济开拓了成果转化的新途径，但很明显，这样的新途径需要一个完善的过程，社会的经济基础，人们的思想观念，市场化规则的完善是大环境，而项目的评估，风险投资的来源，成熟的中介机构，企业家科学素养的提高则是急待解决的问题。以陈钟谋的科研成果为例，急需进入市场，而市场也迫切需要这样的先进技术，然而却缺少一个有效的过渡平台。陈先生已年近七旬，满头白发，只凭他个人奔走呼吁，在大海一般的市场面前，显得是那样孤单无助。很难说这种电池一经投产，便会风糜世界，可也许延宕下去，我们将错失一次拥有原创性知识产权的先进技术的良机。 在中国股市已越来越缺乏神话的今天，江苏阳光的神话越发耐人寻味。 　　10月30日出版的最新一期《财经》杂志报道，位于江阴市新桥镇的江苏阳光股份有限公司（上海交易所代码：600220）（行情,资讯）向来以毛纺及服装为主业。多家基金公司大力推荐江苏阳光的股票，誉其掌握了“世界第一的光电转换技术”，正贴切眼下股市中大热的“能源概念”。 　　公司宣称，初步测试已获得高达35％的光电转换率，目前正要经由中试以最终实现量产。而目前太阳能光伏电池的理论光电转换率上限为33％，市场上常规太阳能电池的光电转换率一般在15％－17％间，超过20％的仅能在实验室中实现，尚未见量产。 　　早在江苏阳光宣布这一重大技术后不久，即有媒体质疑其为“神话”，但上市公司从未予以回应。日前，江苏阳光董事会秘书陈浩告诉《财经》记者，他们最快将在今年11月宣布中试结果，“如果这个测试通过了，获诺贝尔奖也说不定。” 　　江苏阳光的这一项目，是与74岁的退休教授陈钟谋的合作；后者正是35％的光电转换技术的提供者。《财经》记者调查发现，陈钟谋的这一技术充满疑窦，早年曾数度失败，前景也远不明朗。 　　这或许只是故事的一面。以传统毛纺制装业为主的江苏阳光自2003年以来利润持续下跌，跌幅超过50％。今年初启动股改后，公司先后宣告了上半年利润预增400％、掌握太阳能电池最高新技术等重大利好，顺利通过股改，一挽数年颓势。 　　与此同时，江苏阳光正在积极申报一项征地项目，拟名“阳光光伏城，”用于太阳能电池生产基地。位于江阴新桥镇的这一地块面积多达1500亩。在土地审批趋紧的今天，地块价值不难想象。江苏阳光的控股大股东，系私营企业江苏阳光集团有限公司（阳光集团）。后者是江苏当地颇有名气的房地产开发商，近年来正调集巨资频频圈地。 　　今年6月27日，公司发布公告称，为解决太阳能光伏电池的上游原料供给问题，打造完整的产业链，决定与宁夏东方有色金属集团有限公司、宁夏电力开发投资有限责任公司，共同投资成立宁夏阳光硅业有限公司。公司注册资本3.6亿元，江苏阳光将以现金出资2.34亿元，持股65％。 　　而今年国庆后，《财经》记者来到宁夏自治区石嘴山市新材料工业开发区，看到阳光硅业用于投产多晶硅的规划用地仍是一片空旷无人的荒土地，阳光下尘土飞扬。石嘴山市工商局注册科负责人告诉记者，阳光硅业公司虽已注册，但目前尚有涉及其经营范围的多项证书需要审批，公司还未开展任何生产经营活动。 　　与此同时，位于江苏江阴新桥镇新华路上的一块工地，至今仍悄无声息。9月末，记者在工地现场看到，一栋三层高的厂房已接近完工，全场仅一两名工人在整理建筑材料。记者找到了正躺在墙角睡觉的一位工地负责人。他表示，工地已停工两个月，还不知道什么时候再开工。 　　这就是计划“年产500只新型太阳能电池”的江苏太阳能电力有限公司厂房所在地。工地负责人告诉记者，这个厂房原来属于阳光集团，去年底开工建设，开始设计图纸是一间服装包装厂，近来才被要求改做太阳能电池厂房。