“如果建筑披上太陽電池的外衣,從此建筑每天都在跟太陽對話,借助于光伏就能讓建筑跟太陽產生互動。”
“不存在第幾代太陽電池之說,大家都是同一代產品。太陽底下沒有新東西。”
“至今為止,太陽電池技術大多都是國外首先研發的。”
“太陽能作為補充能源向重要能源甚至主導能源發展的主線已經非常清楚。”
“萬物生長靠太陽,人也是靠太陽來調節生活節奏與心情的。”
“在建筑上發展電站,是最好的選擇。”
“建筑如果沒有太陽電池,就是一個丑陋的建筑,加上太陽電池就有了靈魂和靈感。”
“發展太陽能建筑,要得到建筑師的理解與支持才行。”
“要把太陽電池真正的建材化,作為建材的一部分,做成建筑的一部分。”
“光伏不僅是一個產業,更是一個偉大的事業,要有人文情懷。”
——沈輝
中山大學太陽能系統研究所教授沈輝博士表示,建筑是光伏最好的載體,如果沒有建筑師為主策劃、主導,建筑和光伏的結合發展很難推廣,所以建筑光伏的發展首先要得到建筑師的認同和支持。
他認為,在我國,光伏建筑的發展潛力巨大,對光伏產業來說是巨大的市場機遇,但光伏產業需要在光伏建筑材料上發力、創新。光伏建筑要成為一個學科,要培養合格的人才來推廣,要有人文情懷。
以下為沈輝博士在本次論壇上的發言實錄:
先花幾分鐘時間談一下我個人對光伏行業的感受。
光伏產業發展十多年來,其中的發展歷程波瀾壯闊、值得大書特書。沒有一個行業能跟光伏相比,能夠成為舉世矚目的中國奇跡。在現代工業史上,中國光伏產業也會占據一個很重要的位置。對我們國家來說,具有國際競爭力的就是華為通訊設備、航天科技、光伏產業、高鐵等,能夠數得出來的也就這幾個了。
十多年前,印度的太陽電池產業比我國還強,印度當時45MW的生產能力,我們只有20-30MW。今天臺下有很多的老專家,我這人不算很老,但肯定是不年輕了。現在越來越多的年輕人進入這個行業,但不要忘記老一輩光伏人在這里面辛辛苦苦的打拼。
我進入光伏,也是一個比較偶然的機會。
我曾在中科院固體物理所從事納米材料方面的研究工作。我上大學比較晚,是上山下鄉的知青,1978年考大學之前是江蘇省生產建設兵團一師二團七連連長,相當于生產隊大隊長。我讀博士也晚,將近四十歲時才從德國德累斯頓工業大學取得材料科學博士學位。1995年,還是在德國攻讀博士學位期間,我被邀請在德國夫朗霍費太陽能系統研究所作了一場報告。
當時這個位于弗賴堡的研究所很小,只有一百多人,當時太陽能光熱方面的研究多一些,太陽電池研究方面不是熱點。但我發現德國人做什么東西都一直要做到應用,不像我們當時拿個課題寫兩篇文章就交代了。
這次考察改變了我整個的人生科研取向,從那時候開始我就把主攻方向轉到了太陽能光伏技術。1997年回國以后我一直在尋找機會,在1998年獲得中科院百人計劃,主攻方向是太陽能材料與光電轉換,從此我的主要精力就集中于太陽電池與光伏應用技術研究。
于2004年,我在中山大學創建了太陽能系統研究所,后來還建立了2MW的晶體硅電池中試線,在這里面培養了幾百個學生。所以我可以自豪地講,在科研上我沒有做出多大的成績來,但培養的絕大部分學生都活躍在這個行業的重要崗位上,我以他們從事這個行業感到欣慰與自豪。這是我想和大家一起共勉的地方。
接下來,我簡單講講光電建筑發展的難點和機遇,主要談一下難點,我用照片來說明。
最近有一本關于光電建筑的書,序言是我寫的。我說,如果建筑披上太陽電池的外衣,從此建筑每天都在跟太陽對話,借助于光伏就能讓建筑跟太陽產生互動。寫這篇序言我將個人感情都傾注到了里面。
我簡單說一下光伏的歷史。我們從事這個行業,就要知道它整個的發展歷程。
在1798年,有一個意大利醫生伽伐尼在解剖青蛙時發現青蛙腿抽搐,提出了生物電的概念。意大利一個大學教授伏打(A.Volta)不同意這個解釋,認為是金屬導電所致,后來通過繼續研究這個現象發現了伏打電堆,也就是化學電池,今天我們所用干電池都以這個為原理的。
后來在1839年,當時19歲的埃德蒙貝克勒爾(A.E.Becquerel)研究電化學現象,在光照的時候產生光電流,后人給這個現象起了一個名稱叫做光伏效應。這與后來德國人赫茲發現的光電效應有相似之處。愛因斯坦(A.Einstein)1905年提出光電效應方程,圓滿的從物理上解釋了這一個現象。
今天我們從事的光伏技術都是跟這幾個偉人有關系。
首先是科學發現,然后到技術發明,所以我們后面主要講技術上的一些東西。
1954年,貝爾實驗室三位科學家發明了實用性的太陽電池技術。到今天為止,太陽電池基于三個條件:第一是半導體材料沒有改變,第二是p-n結也沒有改變,第三是歐姆接觸沒有改變。因此,不存在第幾代太陽電池之說,大家都是同一代產品。太陽底下沒有新東西。
當然,技術進步是一個漫長的過程。
1974年東歐人P.F.Varadi在美國創立了世界上第一個面向地面應用的太陽電池廠Solarex。我有這家工廠的光伏組件產品,已經三十多年了還在完美的發電。
1981年A.Goetzberger建立德國夫朗霍費太陽系統研究所,他是肖特萊的弟子,肖特萊是半導體三極管發明人之一,他在太陽電池理論效率分析方面有重要貢獻。
瑞士聯邦理工洛桑分校的太陽電池實驗室也很有名,主要是發明了染料敏化太陽電池,我與實驗室負責人Gr?tzel教授進行了很長時間的討論,他的思想很先進、學術性很強,但這種電池至今實用推廣還不行。因為科學很多東西大多停留在實驗室,真正成為產品的少之又少,也是一個遺憾。
至今為止,太陽電池技術大多都是國外首先研發的。
如HIT電池就是日本人首創并實現量產的,我們還沒有實現規模化生產,希望能有企業盡快在這方面有所突破。我們有時候研究目的就是為了寫幾篇文章。真正的科學創新,是看誰開風氣之先,這樣才能載入史冊。
1978年,有人采訪貝爾實驗室三位太陽電池發明人,其中一位很感慨,沒有想到太陽電池在衛星上大派用場,而他們當年發明太陽電池的時候還沒有衛星。1958年,最早的衛星都是用化學電池,用幾個月就沒電了,后來開始使用太陽電池。可以說,沒有太陽電池就沒有現在的太空技術發展。
1973年石油危機以后,全世界開始重視太陽能技術。我總結一下,上個世紀是艾迪生時代,就是電轉為光,電氣化時代,這以消耗大量化石能源為代價。我們這個時代是新能源時代,直接一點就是太陽能時代,是用地球外部資源太陽能來造福于我們,而且沒有污染。
目前,太陽能作為補充能源向重要能源甚至主導能源發展的主線已經非常清楚。我認為,電能很難被取代,如果電能不被取代,太陽能發電的發展前景就是不可限量的。
從轉化方式來講,光伏發電也是最科學和最簡捷的,直接轉化沒有任何中間過程。現在所有發電方式都要經過兩三個中間過程,有中間過程就意味著損耗,太陽能是光子到電子直接轉換。
萬物生長靠太陽,人也是靠太陽來調節生活節奏與心情的。
所以,我們今天是一個直接利用太陽能時代。
太陽能利用的發展階段,從單塊組件到系統,從獨立電站到并網系統,我們的建筑光伏,從屋頂發電到光電建筑一體化,基本也還是按照這個思路發展。國外的發展,從全國一千多屋頂到一萬到十萬屋頂,再到百萬屋頂、千萬屋頂。最近非常好的消息,是浙江提出百萬屋頂計劃、山東提出千萬屋頂計劃。
實際上,所有的電站都是分布式的,包括核電站。但在建筑上發展電站,是一個最好的選擇,雖然我們國家合適的屋頂比較少。德國的住宅、包括日本,都有大量的屋頂資源。當然,我們有很多工業廠房,光伏發電規模化發展現在正當其時。
但是,如果在這個發展中,包括建筑安裝,這方面如果沒有建筑師站到第一線,我們可能很難推廣。我認為,建筑如果沒有太陽電池,就是一個丑陋的建筑,建筑加上太陽電池就有了靈魂和靈感。所以,發展太陽能建筑,要得到建筑師的理解與支持才行。
十多年前,我在國內就做過關于光伏建筑的宣傳,包括熱水器與建筑結合都可以做得非常漂亮。德國早就提出了建筑光學的理論,連教堂、古堡都可以用太陽能。要把太陽電池真正的建材化,作為建材的一部分,做成建筑的一部分。
我們國家在二十年、三十年內,仍會有大量的新建建筑出現,因此是建筑光伏最好的發展時期。另外,我們上世紀八、九十年代的建筑幕墻如果要進行環保節能改造,如果國家在這方面有頂層設計,我們的建筑光伏就會有巨大的發展空間。
所以,我們要對光電建筑做更多的宣傳。
其實,我國古代就有一些很好的太陽文化與太陽能技術,如太陽神巖畫、太陽神鳥金飾、日晷、陽燧等。
有一次我在瑞士,看到一塊不銹鋼板在太陽底下一曬,就出現居里夫人的照片。這太神奇了,這類似于我國透光銅鏡技術,而我國在西漢年代就有這項技術了。
我對建筑一直都是頂禮膜拜的。我認為,建筑是神圣的,建筑是一個國家的精神、文化的體現。我最崇拜的建筑是廣州中山紀念堂和南京中山陵。我們的建筑要多留下來一點傳世作品。
因此,我們光伏建筑學要成為一個學科,要培養專門人才來推動光伏建筑發展,要推廣我們的發展理念。
要知道,光伏不僅是一個產業,更是一個偉大的事業,要有人文情懷。
一個美國人用8年時間跑了18個國家,寫了一本《追逐太陽》,很值得一讀。現在我正在傾力撰寫《我心中的太陽》,副標題是太陽文化與太陽能技術漫談。我希望能夠將我國的太陽文化、古代與現代的太陽能技術發展作一些回顧,以激勵自己,也讓更多的人熱愛太陽能技術。
總之,為了社會和諧發展,我們與陽光同行,共同努力,讓我國的光伏發展引領世界,和諧、健康的發展。
責任編輯: 李穎