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电流暖梦书龙跃 光伏温情赋凤鸣 2017-03-06 10:26:46

摘要:为了响应国家发展绿色清洁能源的号召,充分利用可再生能源,光伏发电成了热点话题。

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——记中国光伏发电领域引领者张凤鸣
  为了响应国家发展绿色清洁能源的号召,充分利用可再生能源,光伏发电成了热点话题。能源结构调整是国家战略层面的选择,环境保护成为社会问题,未来国家大力推进新能源和可再生能源建设的趋势不可逆转,太阳能光伏发电也成为了未来的发展趋势。
  光伏发电一定意义上,既减少了环境污染,又可以切实有效地实现“就地发电就地使用”的目标,同时,对落实国家“十三五”规划的“创新、协调、绿色、开放、共享”的发展理念也有着重要意义。
  多年来,我国的能源结构主要是以煤炭发电为主,但是煤炭属于不可再生资源,而且在利用时容易产生环境污染,有识之士早就提出可以寻找清洁环保的能源进行发电,以取代煤炭供电。
  于是,风力发电、水力发电、太阳能发电相继问世,其中,经过多年的大力发展之后,光伏发电因其成本已大幅降低,并具有进一步降低的巨大潜力,资源充足,正受到越来越多的人们的欢迎。那么,什么是光伏发电呢?
  太阳能光伏发电是根据光生伏特效应原理,利用太阳能电池将太阳光能直接转化为电能。由于太阳能光伏发电具有安全可靠、无噪声无污染和方便与建筑物结合等特点,已成为太阳能利用普遍和有前景的应用形式。光伏系统,是太阳能光伏发电系统的简称,是一种利用太阳能电池发电及相关控制系统,将太阳光辐射能直接转换为电能的一种新型发电系统,有独立运行和并网运行两种方式。
  在加入WTO的这些年,我国电力领域产品不断面临美国和欧盟设置的贸易壁垒,特别是光伏产品相继受到双反挤压,中国政府持续出台支持光伏产业发展的政策,相应地扩大了国内的装机市场,保护了国内光伏产业的可持续发展。
  然而,国内从事光伏研究和产业实践的领头人之一,却是一位不折不扣的“海归派”——张凤鸣教授,早年间他就积极融入到光伏市场发展的浪潮之中。
  情系祖国,一片丹心献才华
  向来被称为“光伏引领者”的张凤鸣博士,是推动国内光伏产业市场化的呼吁者,也是这个行业具传奇色彩的人物之一。目前,张凤鸣博士任南京日托光伏科技股份有限公司董事长、总裁、南京大学物理学院教授、博士生导师,国家“千人计划”特聘专家,长期从事基础研究、应用开发研究和工业化大规模制造的管理工作,包括光伏太阳能及纳米材料等领域的研究,承担过多项国家和省级研究项目。
  近年来,张凤鸣带领团队开发了背接触技术并使其产业化,所生产的高效、低成本背接触晶硅光伏产品居于同行的领导地位,为光伏行业的良性发展开辟了广阔的前景。
  张凤鸣虽然在国外学习和工作了将近十年,可是时刻关注着伟大祖国的发展进程。因为当初在国外也不像今天这么网络通讯发达,他就经常翻阅《人民日报》海外版,了解国内各项科技领域的发展动态,可以说,在内心深处,张凤鸣那颗赤诚的中国心,注定了他会在机缘成熟时,再次回到祖国为人民服务。
  这个美丽的机缘,在1999年终于成熟。当时的科技部、团中央、中国科学院等单位,联合邀请在国外的40多个青年材料专家回国考察,这一次考察,一共进行了40多天。“但让我印象最深刻的是,伟大祖国也进入了快速发展的阶段,如果回国服务,像我们这样的科学家将会有非常广阔的舞台。”张凤鸣说。
  尽管在国外事业顺利,可是张凤鸣始终觉得缺乏事业上的一种归属感;再加上外国这方面几乎饱和了,发展机会肯定就不如祖国这么多。这样一份强烈的主人翁意识,让他觉得应该主动地融入到国家高速发展的行列中来。还有一个原因,张凤鸣的儿子当时才一岁多,还没到学龄,于是就决定回国。就这样,他把光伏发电的火种播撒下来,十几年后,便收获了丰硕的果实。
  张凤鸣认为,中国是以煤炭发电为主的大国,如果能用太阳能光伏发电,作为一个清洁环保的能源,又是一个无穷无尽的资源,那该多好啊。而且,随着中国能源的发展,这个需要肯定会越来越大。最关键的,是光伏发电可以解决常规能源造成污染的问题。他隐隐觉得,光伏发电应该在中国大有作为,后来光伏行业的飞速发展,也验证了张凤鸣的预断。
  光伏中国,书写发展大战略
  很多人也许有疑问,光伏发电,对于中国当前的能源发电以及未来的电力走向,有着什么样的积极影响呢?
  据张凤鸣介绍,光生伏特效应的发现,已经有100多年的历史。但是在它最初的发展阶段,因为发电能力较弱,性能没有很好地发挥出来。直到上世纪70年代开始,光伏发电渐渐地进入了民用的阶段,以晶体硅太阳能电池为主。由于光伏材料有很多种类,所以可以制作不同形式的太阳能电池,而硅体太阳能电池是其中发展最快的,截止到今天,它在整个太阳能电池里面,可以说是占到了90%左右的市场份额。
  张凤鸣介绍,晶体硅太阳能电池,有许多方面的优点。首先,它没有毒性,因为有些太阳能电池,尽管能够实现光电转换,但是它们有毒,而硅材料没有毒;其次,硅在地表的储量是非常丰富的,这个硅就是包含在地球上的大量的二氧化硅里面的,它的储量是相当可观,所以基本上可以说,它不受到资源数量的限制;再次,因为硅这种矿物质,除了应用在太阳能电池上面以外,这么多年以来,它在半导体行业里面已得到了非常广泛的应用。所以,与硅晶体相关的一些工业技术已经积累了很多年,人们用硅材料—晶体硅做太阳能电池,技术工艺上非常成熟,没有太多的障碍。
  利用更少的硅材料制备性能同样稳定的太阳能电池,即多晶硅薄膜太阳能电池,这么多年以来也一直是光伏太阳能行业的一个追求,也是张凤鸣过去多年的研究领域之一。因为用结晶化了的硅材料做成的薄膜,它的性能比较稳定,同时它对材料的消耗很少。因此,晶体硅太阳能电池已经大规模产业化的今天,作为下一步发展的更低成本的硅基太阳能产业,薄片化和薄膜化的晶硅太阳能电池,是未来发展的重要方向,不仅在中国的光伏产业占有重要席位,对于全世界的光伏产业来说,也是一个重头戏,它将不断推动光伏的制造技术、应用技术以及其他方面的技术的进步,对于进一步降低成本有巨大的推动作用。
  “实际上,太阳能光伏发电已经广泛地应用到人们的社会生活中了,比如现在我们国家的许多地区,已经有了非常大规模的太阳能光伏电站。人们经常会看到几十平方公里甚至更大面积的土地上,连绵不断地铺设有太阳能电池板,那就是光伏电电站。它的原理,就是电池板在太阳光的连续照射下,源源不断地输出电能,这种应用,已经到处都有了。”张凤鸣说。
  因为东部的土地相对珍贵一些,所以太阳能光伏系统以分布式应用居多,比如在屋顶上,在比较宽敞的公园里面,或者对人们正常活动没有影响的地方,安装着这种太阳能电池的用户,也已经很多了。因此,中国这些年光伏产业的发展,确实是遍地开花了。由于它发电成本越来越低,目前一度电最低可在五、六毛左右,未来还可以降得更低,随着相关技术的不断改进,这个过程是可以很快的。
  靠它来取代传统的煤炭发电,是完全可能的。英国就提出在2025年左右,关闭所有的煤炭发电厂。在中国,大概在2030年左右,就可以实现光伏发电成本低于煤炭发电成本的宏伟目标。
  听完张凤鸣的阐述,笔者眼前浮现出一幅低碳环保、光伏发电、生态经济的画面。
  坚韧毅力,创新攻关报国家
  尽管目前中国的光伏产业已经发展得蓬蓬勃勃,但当初张凤鸣在选择这个行业一门深入的时候,吃了许多常人意想不到的苦头。不经一番寒彻骨,哪得梅花扑鼻香,这句话拿来形容张凤鸣团队的创业历程,最为恰当。
  “不管是在中国还是外国,如果做技术产品,要保持持续的领先水平,就需要不断地拿出一些具有创新性的东西来。在光伏产业过去几年的技术开发过程中,令我感受最深刻的就是创新,而且光伏产业技术的创新难度,比一般技术行业都高。”张凤鸣说。
  过去那些年,张凤鸣带领他的团队,一直围绕着光伏太阳能的创新性技术和产品,做相关的技术攻克工作。由于大部分创新性的技术和产品,许多方面,材料也好、设备也好,甚至在理论方面,都没有现成的东西,这都要去克服。真正的创新性产品和技术是一个系统性的工作,这种创新程度,可以说是非常地艰辛。张凤鸣坚定的语气,让人们感到科研工作者的付出与担当。
  在创建南京日托光伏科技股份有限公司的最初两年,张凤鸣的创新团队,大家都是铆着一股劲在干活。因为在原来,他们在光伏领域干了那么多年,在其他公司也都有非常好的待遇和位置,后来一切从头再来,等于一切从零开始。前两年,张凤鸣自己是一分钱工资都没拿过,其他队员,也都是拿着非常低的工资。
  “但是,因为大家有着一份真正献身科研、服务社会的决心,尽管这个团队在攻坚克难的过程中,非常困难、异常辛酸,但当大家抱团取暖,一起努力时,成功也就如期来临。现在,团队的待遇,全部按照行业的标准提高了。”张凤鸣欣慰地说道。
  张凤鸣坚信,在广大为民造福的科学家和知识分子的努力下,在今天广阔的舞台上,更多的具有创新性的技术将不断涌现,将为百姓带来更多幸福便利的生活体验。《科技日报》