有机太阳能：中国发展的一个战略选择（之一）

一

为啥俺要在中国大力推广有机太阳能？那篇关于“太阳能三国演义”的文章已经谈到战略上的意义。

俺的“未来世界之新格局”，立意也在于此。就是人家一方面加强控制新能源的技术和专利壁垒，比如说美国在硅晶体太阳能，德国在精密机械太阳热能等等上面，然后另一方面压制你中国，和传统能源告别，比如说如果允许烧煤的话，中国的煤还可以烧不少年头，把你逼到新能源上面。

那么俺提出的办法，就是要跳出人家为你设下的圈套。跳出来，以夷制夷。就是说抢占新能源和高科技的先发地位。

先谈俺最近亲眼见到的两件事。一个是俺们的研发人员，为了申请专利，去检阅了关于OLED，就是有机光电的专利，发现真是多如牛毛。大概是任何人做梦想到的东西，差不多都被日本鬼子们给申请了。现在有机太阳能上面，还有好大空间，如果中国不努力的话，再混2年，就被别人给玩死了。

第二件是俺一位在欧洲做研发的兄弟，因为由于一个材料要从英国购买。结果看到了他的中文名字，人家说，俺们在中国没有销售渠道，不能卖。兄弟说，俺是在欧洲啊。结果2个月没有下文。结果还要他的一位老外同事出面，才可以搞定。

中国在高速铁路上，有一个聪明的操作，就是投资中国之星的研发。这个研发的意义，不光是对中国未来的高铁技术产权国有化有帮助，而且增加了中国在技术转移谈判上的砝码，直接把西方在技术上的封锁和漫天要价打了下来。

在民用核电方面，中国走的是同样的路，那么这条路子应该在太阳能上面也要实行。那就是不光要利用有机太阳能的先发优势，还要利用这个技术，把西方在其他太阳能技术，比如说高精度硅的提炼上面，把西方的技术封锁和坐地起价的垄断打破。

那么，俺们要回答的是这么两个问题：

第一，有机太阳能是不是确实具有技术上的优势，可以和现有的硅晶体太阳能竞争？

第二，如果答案是肯定的，那么中国有没有可能抢占这个优势？

对这两个问题，答案都是肯定的。

先说第二个问题，现在俺们所知的世界先进水平，大概是4个团队，其中两个在美国，两个在欧洲。

在美国的两个团队，都是走的是大分子有机太阳能方向，英文叫做Polymer Solar Cell。一个团队是由美国加州大学圣塔克拉分校的Alan J. Heeger教授领军，于2001年成立，不过在2005年转做有机太阳能的Konarka公司。Heeger教授本人是科技大牛人，曾于2000年获得诺贝尔化学奖。现在这个团队的总转换率已经做到6.1%。

另一个团队，是由美国加州大学洛杉矶分校的华裔教授杨阳领军，于2006年成立的Solarmer公司。这个公司刚刚宣布他们的转换率达到了6.77%。

在欧洲的两个团队，一个是由德国德累斯顿技术大学Karl Leo教授领军，在2006年成立的Heliatek公司。他们走的是小分子，英文叫Small Melocule的路子。他们现在可以做到5.9%的转换率水平。

第二个团队，就是俺现在关注，主要由海外华人科学家拥有专利，希望能在中国开花结果的团队。因为现在正在从事融资操作，不方便透露这个团队的成员的姓名。但是俺可以保证的是，这个团队的技术道路，和前面三个世界级领先的团队，有不同之处，是开辟了一条全新的道路。在转换率上，基本上和杨阳教授的水平一致。

从这个技术的分布来看，两个华裔技术团队掌握的技术，现在都是出于领先状态。中国没有什么理由，不去抢夺这个技术高地。


二

这里俺就开始回答第一个问题，就是有机太阳能有没有后发的优势？

要了解这个问题，就先要对传统太阳能技术，进行一个简单的介绍。

首先地球上蕴藏的各种化石燃料、水力资源、风能资源都源自太阳对地球的辐照。因此，将太阳能直接转化成电能将是解决能源问题的一个好方案。

太阳能电池将太阳光能直接转化为电能，在发电过程中不需要消耗燃料，没有污染和碳排放，没有活动部件的磨损，是一种清洁的发电方式。但由于目前的太阳能电池制造成本过于高昂，加上生产过程中对自然环境较为严重的污染，太阳能电池还不能广泛应用。

现今的太阳能电池产业诞生于20世纪50年代，源自美国的硅半导体太阳能电池技术。在过去的五十多年中，产业化生产的太阳能电池技术主要可以分为二代；而此外尚有多种“第三代”太阳能光伏发电技术在向产业化努力。

图1 三代太阳能电池（从左到右）：第一代）晶体硅太阳太阳能电池、（第二代）无机薄膜太阳能电池、（第三代）有机太阳能电

第一代太阳能电池以晶体硅太阳能电池为代表，包括多晶硅电池和经过拉晶提纯后的单晶硅制作的电池。1954年，美国的贝尔实验室发明了晶体硅太阳能电池。经过多年的发展，虽然与晶体硅太阳能电池相关的技术有许多进步，但其基本原理——通过氧化再还原提纯硅料的办法没有改变。由于必须采用高纯度的硅片，晶体硅太阳能电池的制造过程中能耗高、污染高。再加上复杂的工艺、昂贵的生产设备以及生产过程中的大量能量消耗，若无大力度的政府补贴，晶体硅电池很难与传统能源竞争。

而为一些企业所推崇的“物理法”（也称冶金法）硅料提纯工艺，虽然从原理上看能相对于传统生产方法（改良西门子法等）降低成本，但这种生产工艺仍有大量问题没有解决。而且，冶金法仍以初硅为原材料，初硅生产过程中的高能耗和高污染依旧不可避免。

综合以上原因，目前晶体硅太阳能电池的售价在20元以上，而且多数利润掌握在国外硅料供应商手中。从中期看（十年左右），晶体硅太阳能电池的价格下降空间并不大。

第二代太阳能光伏技术，是通过气相沉积法制造的无机半导体薄膜电池。用于沉积无机半导体的透明电极基片可以是玻璃基片，也可以是柔性基片。第二代太阳能电池实现了较低的生产成本，但与第一代的晶体硅电池相比，无机薄膜太阳能电池的光电转换效率偏低，而且往往还光照下还会发生效率的衰减。

根据无机半导体薄膜材料的不同，目前的主要第二代太阳能薄膜电池包括铜铟镓硒（CIGS）电池、碲化镉（CdTe）电池和非晶体硅（a-Si）电池几大类。然而这些电池的生产设备依然昂贵，生产效率又受到高真空过程的的影响，因此第二代太阳能电池的发电成本依然不能与传统能源竞争。更严重的是，碲化镉电池中的镉元素对土壤和生物体还有严重的毒害作用，电池过了使用年限之后必须回收处理。而且应用在铜铟镓硒电池中的铟元素以及应用在碲化镉电池中的碲元素在地表中蕴藏量都很低，无法支撑这两种电池的大量生产。

目前我国正在大量引进第二代太阳能电池生产线。这些第二代太阳能电池生产企业虽然可望获取一定的经济利益，但无法从根本上解决中国的能源问题。

 

  

图2 污染严重的粗硅生产企业。