自2011年以來(lái)，光伏產(chǎn)業(yè)迅速滑入低谷。海外因金融危機(jī)，歐美政府削減政策補(bǔ)貼，造成市場(chǎng)萎靡，各國(guó)貿(mào)易保護(hù)主義抬頭，歐美陸續(xù)對(duì)中國(guó)光伏產(chǎn)品開(kāi)始“雙反”(反傾銷、反補(bǔ)貼);國(guó)內(nèi)光伏電站并網(wǎng)受限，配套政策滯后，市場(chǎng)發(fā)展緩慢。產(chǎn)能過(guò)剩，產(chǎn)品同質(zhì)化，高資產(chǎn)負(fù)債率。最新發(fā)布的Q2季報(bào)數(shù)據(jù)顯示，中國(guó)最大的10家光伏企業(yè)債務(wù)累計(jì)已高達(dá)175億美元，約合1110億元人民幣。整個(gè)光伏業(yè)負(fù)債率已經(jīng)過(guò)70%，數(shù)字之高已經(jīng)到了觸目驚心的地步。光伏業(yè)處境已經(jīng)岌岌可危，大批企業(yè)處于破產(chǎn)邊緣。
面對(duì)光伏行業(yè)性虧損，腹背受敵的低迷狀態(tài)，很多人都喜歡問(wèn)一個(gè)問(wèn)題，“你認(rèn)為光伏何時(shí)才能復(fù)蘇?”，我覺(jué)得這個(gè)問(wèn)題的意義不太大，因?yàn)榧词鼓茴A(yù)測(cè)出這個(gè)時(shí)間點(diǎn)，可是你確信自己能挺到復(fù)蘇之時(shí)嗎?行業(yè)的復(fù)蘇不等于你的復(fù)活，也許那時(shí)你已經(jīng)成為一名過(guò)客了。那怎樣的企業(yè)才能挺過(guò)去這次寒潮呢?有技術(shù)實(shí)力，而且能將技術(shù)變成生產(chǎn)力的企業(yè)，將最終勝出，迎來(lái)光伏的下一個(gè)高潮。
高效電池就是光伏的突圍之匙
有核心技術(shù)，自然能得到資本的青睞，解決資金的短缺。自然能夠突破價(jià)格戰(zhàn)和產(chǎn)能過(guò)剩的困局，獲得更高的利潤(rùn)。據(jù)計(jì)算，太陽(yáng)能光伏電池轉(zhuǎn)換效率每提高一個(gè)百分點(diǎn)，將使太陽(yáng)能電池組件的發(fā)電成本降低7%左右。目前國(guó)際市場(chǎng)的行情是：同樣是P型硅片制造，轉(zhuǎn)換效率高低成為定價(jià)的標(biāo)準(zhǔn)。下游客戶使用高效太陽(yáng)電池做的組件，可以在安裝成本不變的情況下提高太陽(yáng)能光伏發(fā)電系統(tǒng)的年發(fā)電。高效電池就是光伏的突圍之匙。
太陽(yáng)能電池發(fā)展的趨勢(shì)是低成本發(fā)電，這是光伏技術(shù)的發(fā)展方向。低成本的實(shí)現(xiàn)途徑包括光電轉(zhuǎn)化效率提高、成本下降及組件壽命提升三方面。光電轉(zhuǎn)化效率是衡量光伏電池單位面積將光能轉(zhuǎn)化為電能的重要技術(shù)指標(biāo)。轉(zhuǎn)化效率的提高依賴工藝的改進(jìn)、材料的改進(jìn)及電池結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。
目前普通的太陽(yáng)能電池產(chǎn)業(yè)化水平轉(zhuǎn)換效率：?jiǎn)尉?5%～17%、多晶12%～15%，非晶硅薄膜8%～9%。高效電池是指電池產(chǎn)業(yè)化水平轉(zhuǎn)換效率：?jiǎn)尉А?8%、多晶》16.5%、非晶硅薄膜》10%。要強(qiáng)調(diào)一點(diǎn)的是我們說(shuō)的是產(chǎn)業(yè)化的電池轉(zhuǎn)換效率，是指能夠量產(chǎn)制造的，不是實(shí)驗(yàn)室精雕細(xì)刻出來(lái)的。實(shí)驗(yàn)室里面有很多電池效率很高，但或者工藝太復(fù)雜、或者技術(shù)不成熟，只具有研發(fā)意義，無(wú)法量產(chǎn)，無(wú)法降低生產(chǎn)成本，還不具有商業(yè)推廣價(jià)值。
太陽(yáng)能電池是目前應(yīng)用最廣泛的電池類別。大面積、薄片化、高效率以及高自動(dòng)化集約生產(chǎn)將是光伏硅電池工業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。通過(guò)降低電池的硅材料成本，提升光電轉(zhuǎn)換效率與延長(zhǎng)其使用壽命來(lái)降低單位電池的發(fā)電成本。通過(guò)集約化生產(chǎn)節(jié)約人力資源降低單位電池制造成本。通過(guò)合理的機(jī)制建立優(yōu)秀的技術(shù)團(tuán)隊(duì)、充分保證技術(shù)上的持續(xù)創(chuàng)新是未來(lái)光伏企業(yè)發(fā)展的核心競(jìng)爭(zhēng)力所在。
降低硅片厚度是減少硅材料消耗、降低晶硅太陽(yáng)電池成本的有效技術(shù)措施，是光伏技術(shù)進(jìn)步的重要方面。30 多年來(lái)，太陽(yáng)電池硅片厚度從70 年的450～500μm 降低到目前的150～180μm，降低了一半以上，硅材料用量大大減少，對(duì)太陽(yáng)電池成本降低起到了重要作用，是技術(shù)進(jìn)步促進(jìn)成本降低的重要范例之一。
在電池制造工藝方面， 人類可以說(shuō)無(wú)所不用其極。通過(guò)離子注入技術(shù)提高摻雜的均勻性。利用不足100微米的金剛線，提高切割速度，降低線損和硅片厚度。在電池表面等離子制絨，延長(zhǎng)入射光光程，并通過(guò)內(nèi)表面反射減少反射損失，提高轉(zhuǎn)換效率。僅靠工藝的改進(jìn)對(duì)電池效率的提升空間已經(jīng)越來(lái)越有限，電池效率的進(jìn)一步提升將依賴新結(jié)構(gòu)、新工藝的建立。具有產(chǎn)業(yè)化前景的新結(jié)構(gòu)電池包括選擇性發(fā)射極電池、異質(zhì)結(jié)電池、背面主柵電池及N型電池等。這些電池結(jié)構(gòu)采用不同的技術(shù)途徑解決了電池的柵線細(xì)化、選擇性擴(kuò)散、表面鈍化等問(wèn)題，可以將電池產(chǎn)業(yè)化效率提升2～4個(gè)百分點(diǎn)。
太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率受到光吸收、載流子輸運(yùn)、載流子收集的限制。對(duì)于硅太陽(yáng)能電池，其轉(zhuǎn)換效率的理論最高值是28%。目前少數(shù)公司量產(chǎn)的單晶硅高效電池的轉(zhuǎn)化效率已達(dá)到24%，逼近此理論極限。為了打破這個(gè)天花板，科學(xué)家們已經(jīng)把視野跳出硅電池的范疇，尋找轉(zhuǎn)化效率更高的電池材料和結(jié)構(gòu)。硒、碲、非晶硅薄膜、有機(jī)材料等紛紛進(jìn)入電池研究的視野。
在光伏學(xué)界，第三代太陽(yáng)電池的概念已經(jīng)提出。被譽(yù)為“太陽(yáng)能之父”的新南威爾士大學(xué)馬丁格林(Martin Green)教授認(rèn)為第三代太陽(yáng)電池必須具有如下幾個(gè)條件：薄膜化，轉(zhuǎn)換效率高，原料豐富且無(wú)毒。目前第三代太陽(yáng)電池還在進(jìn)行概念和簡(jiǎn)單的試驗(yàn)研究。已經(jīng)提出的第三代太陽(yáng)電池主要有疊層太陽(yáng)電池、多帶隙太陽(yáng)電池和熱載流子太陽(yáng)電池等。
通俗的來(lái)說(shuō)，疊層電池是用多個(gè)單結(jié)電池吸收不同波段的光能;熱載流子電池在同個(gè)基體電池內(nèi)增加“接力點(diǎn)”，使得能量過(guò)小本來(lái)不能被吸收的光子也可以成功激發(fā)空穴對(duì)。而作為具體的實(shí)現(xiàn)手段，就需涉及到采用納米多層膜微結(jié)構(gòu)的材料制作，突破常規(guī)光伏電池的基本原理，有望獲得較高的能量轉(zhuǎn)換效率。隨著量子點(diǎn)材料在發(fā)光材料中的成功，量子點(diǎn)材料光伏電池的研發(fā)也將取得一定成果，它代表著太陽(yáng)能電池的未來(lái)發(fā)展方向。
凡此總總，不一而足。電池的每一個(gè)百分點(diǎn)的效率進(jìn)步無(wú)不凝聚著人類探索自然的智慧和勇氣，每一個(gè)百分點(diǎn)的成本降低無(wú)不彰顯著人類在制造實(shí)踐中的巧思和靈感。
總之，光伏暴利的時(shí)代已經(jīng)過(guò)去。中國(guó)光伏行業(yè)在洗牌整合，在等待政策和貿(mào)易環(huán)境的改善，在積蓄內(nèi)力提高效率，等待一個(gè)真正輝弘的高潮的到來(lái)---光伏平價(jià)上網(wǎng)：光伏發(fā)電以平等的價(jià)格和傳統(tǒng)能源展開(kāi)發(fā)電市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)， 走入尋常百姓家。