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• 发布时间：2025-11-02 12:04:19
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作者杨德仁肖像画。张武昌绘

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湖北孝感一个村子的“风景储充”一体化充电站。胡学军摄

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江西赣州一家企业的光伏玻璃主动化产线。朱海鹏摄

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我国风电、光伏等资源富厚，成长新能源潜力巨年夜。颠末连续攻关及堆集，我国多项新能源技能及设备制造程度已经全世界领先，建成为了世界上最年夜的清洁电力供给系统，新能源汽车、锂电池及光伏产物还有于国际市场上形成为了强盛的竞争力，新能源成长已经经具有了优良基础，我国成为世界能源成长转型及应答天气变化的主要鞭策者。据中国光伏行业协会统计，2024年，我国光伏财产范围连续扩展，多晶硅、硅片、电池片、组件产量同比增加均超10%，电池片、组件出口量别离同比增长46.3%、12.8%；我国光伏新增装机超乎预期，到达277.57GW（吉瓦），同比增加28.3%，光伏累计装机冲破880GW；2025年全世界光伏装机将继承连结增加，新增装机仍将维持高位。光伏财产于鞭策我国新能源高质量成长、助力共建清洁漂亮的世界等方面作出主要孝敬。

“光生伏特”

太阳能储量年夜、无污染

太阳能贮存量年夜，没有情况污染，是主要的可再生清洁能源。当阳光从1.5亿千米外晖映地球时，除了了于年夜气层中的反射、接收及散射，约莫50%的能量可以照射到地球外貌，其地面辐射的平均强度是每一平方米1366瓦。是以，从理论上讲，只需将照射于地面的太阳光能量使用万分之一，就能够满意人类此刻的能源需求。

咱们日常平凡所说的太阳能，一般指太阳能光热及太阳能光伏，其别离使用了阳光的光热效应及光伏（光电）效应。光热效应是指将太阳的能量集聚起来，再转换成热能。如于我国城乡广泛运用的太阳能热水器、太阳能灶等，也包括将太阳能转换成热能后，再使用热能发电这一情势。而光伏效应则是将太阳能经由过程太阳电池，直接转换成电能。这类光电转换重要借助半导体器件的“光生伏特”效应举行，不仅可以用在空间站、卫星供电，还有可以用在家庭、工场屋顶电站以和年夜型太阳能光伏电站，实现年夜范围并网发电。

效率晋升

运用从航天拓展至社会糊口

太阳能光伏研究的汗青不到200年，现实运用70多年，年夜范围运用则集中在近20年。1839年，法国试验室起首不雅察到光伏征象，发明光照于盐酸液体上可以孕育发生电流。1876年，科学家于硒质料上不雅察到光照使固体孕育发生电流的征象。几年后，科学家使用硒薄膜制备了第一个太阳能光伏电池，于阳光下孕育发生电流。直到1905年，爱因斯坦展现光电道理之后，人们才真正理解太阳能光电转换的秘密。1954年，借助硅半导体技能，贝尔试验室发现了现代意义上的太阳能电池，光电转换效率到达6％，从此开启了现代太阳能光伏技能及财产成长的时代。

太阳能电池最早运用在卫星。1958年，人们于卫星上初次利用太阳电池。十几年后，我国制造的第二颗人造卫星也利用了太阳电池。太阳电池的研究乐成，为卫星、空间站等现代航天体系提供能源动力，促成人类航天事业成长。鉴在其时的技能及财产基础，太阳电池成本很是高，很难年夜范围出产运用。是以，许多国度最先加年夜对于太阳能光伏的研究力度，以晋升电池的光电转换效率，降低成本。

技能立异

光伏运用成本不停降低

自1954年用硅质料制备的太阳电池问世以来，人们测验考试开发多种质料制备太阳电池，均可以实现太阳能的光电转换。不外，以硅质料为基础的太阳能光伏技能不停成长，依附其成本低、寿命长、靠得住性高、技能成熟等长处，成为太阳能光伏技能的主流。以是，光伏财产如今仍以硅光伏为主，财产链触及金属（冶金）硅、高纯多晶硅、硅片、硅电池、硅组件及太阳能电站等财产，还有触及光伏玻璃、聚乙烯醇薄膜、铝合金支架、逆变器等浩繁原辅料财产。相干财产始终以“提高效率、降低成本”为方针，经由过程技能改造实现单元电能成本的最低化。

以硅片制造三木SEO-财产为例，要提高硅电池的效率，需要提高硅片原子晶格摆列的完备性，削减硅晶体的缺陷及杂质。是以，硅片制备技能从初期低成本的非晶硅、锻造多晶硅，慢慢改变为高质量、高纯度的直拉单晶硅，标记硅质料质量的少数载流子寿命不停提高，到达700微秒以上，为太阳能电池效率的晋升提供质料基础。

2000年以来，硅晶体生长制造工艺经由过程多种技能立异不停降低成本。之前，直拉单晶硅直径3—4英寸，此刻增长到10英寸以和12英寸。已往于晶体炉中制备直拉单晶硅时，每一一只石英坩埚只能生长一根单晶硅，原料多晶硅装填重量只有100多千克；此刻，借助持续添加原质料技能，一只坩埚可以持续不间断地生长8—10根单晶硅，原料多晶硅装填重量跨越1000千克。之前，4英寸直拉单晶硅长度一般小在2米，此刻一根直径10英寸的单晶硅长度可以跨越6米。上述生长技能的发现及成长，使硅片制造成本年夜幅降低。

与此同时，单晶硅加工技能的成长也让人面前一亮。之前是使用金刚砂轮内圆切割技能，以后成长出沙浆线切割技能，此刻是使用金刚线切割技能，硅片切割效率显著晋升。同时，用在太阳电池的硅片厚度从300微米降低到130—150微米，硅片切片丧失从200多微米厚度降到35—40微米。这些单晶硅加工技能的立异成长，一样显著降低了出产成本。

别的，太阳电池技能也于不停立异。于电池工艺方面，从初始的简朴布局电池工艺，到反面增长违场、正面增长绒面的基本电池工艺，再到如今的隧穿氧化层钝化接触、异质结电池工艺，新技能使太阳电池的光电转换效率连续晋升，为太阳能光伏财产的快速成长提供了直接驱动力。将来，新质料（如钙钛矿）及硅光伏技能的联合，将为太阳电池效率进一步晋升拓展新的空间。

挺进前沿

中国光伏成长惠和世界

从全世界规模来看，我国光伏财产远景广漠。自上世纪50年月研制出太阳电池后，中国连续深耕光伏财产。上世纪90年月，为解决西部偏远地域的电力供给问题，自力光伏用户及小型光伏电站逐渐最先设置装备摆设，尤其是2002年先后我国实行的“光亮工程”“送电到乡”等工程，为解决偏远地域人们用电难起到主要作用。2005年，我国制订了可再生能源法，鼎力大举推进太阳能、风能等可再生能源开发使用，为我国太阳能光伏财产飞速成长及相干技能世界领先奠基坚实基础。

最近几年来，用在光伏的单晶硅生长及加工技能立异重要源在中国，太阳电池效率的多项世界纪录也由中国企业创造。可以说，于整个硅太阳能光伏财产链上，中国走于世界前端。于太阳能光伏的运用（电站）方面，从2007年的0.02吉瓦到2023年的216.3吉瓦，安装量增长了1万倍以上。中国太阳能光伏年安装量已经经持续11年盘踞世界首位，成为名不虚传的太阳能光伏运用年夜国。太阳能光伏技能及财产成为中国鞭策科技前进、成长新质出产力的缩影。

从零起步，从跟跑到领跑，我国光伏行业最近几年来实现超过式成长，重点环节国产化水平年夜幅晋升，以高科技、高附加值、引领绿色转型成为出口新增加点。能源是国平易近经济的命根子，是人类保存及成长的物资基础，于构建新成长格式中阐扬着举足轻重的作用。太阳能光伏的运用及快速成长，为我国实现“双碳”方针，设置装备摆设越发环保、越发清洁的家园提供了主要路子，同时也为实现我国能源自立可控提供了主要的解决方案。

（作者杨德仁为中国科学院院士、杭州国际科创中央首席科学家，得到国度天然科学奖二等奖、国度技能发现奖二等奖、何梁何利科学与技能前进奖等奖项）

（原标题：向“阳”要动能以“绿”促成长（科技名家笔谈））

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