《能源評(píng)論》：光伏產(chǎn)業(yè)只有降低成本才能走向真正的規(guī)�；�，您認(rèn)為，在應(yīng)用層面，阻礙當(dāng)今太陽(yáng)能應(yīng)用成本降低的障礙有哪些？

何祚庥：主要的問(wèn)題有兩個(gè)：一是占地面積廣。在所有的新能源技術(shù)中，與核發(fā)電、水力發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電等技術(shù)相比，光伏發(fā)電的占地面積是最大的，目前地面用光伏系統(tǒng)占地約為每平方米35～45瓦。2016年全球光伏系統(tǒng)發(fā)電量達(dá)2750億千瓦時(shí)，占全球用電量的1.3%；至2015年年底，全球光伏累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)230吉瓦，占地約1萬(wàn)平方公里。二是重量大。雖然光電晶片非常輕薄，其輸出功率每瓦重量只有2.5克左右，但封裝后的光伏組件，每瓦重量可達(dá)100克以上，再加上各種支架和緊固件，每瓦重量可達(dá)200克以上，放在屋頂上，為解決承重，就要增加投資。

《能源評(píng)論》：在光伏發(fā)電越來(lái)越接近理論極限的今天，您認(rèn)為，未來(lái)光伏應(yīng)用的潛力在哪里？

何祚庥：光伏的活力在于輕便和移動(dòng)。光伏發(fā)電的最初應(yīng)用是在航天工業(yè)上，由于星際空間中的真空環(huán)境，光伏組件可以采用最簡(jiǎn)單的封裝以發(fā)揮其輕便和移動(dòng)的優(yōu)勢(shì)。未來(lái)太陽(yáng)能行業(yè)發(fā)展的核心元素是輕量化。輕質(zhì)光伏是光伏產(chǎn)業(yè)脫離目前困境，重新邁入康莊大道的重要途徑。從這個(gè)意義上講，光伏工業(yè)發(fā)展到今天，應(yīng)當(dāng)回歸到上世紀(jì)50年代、60年代輕便和移動(dòng)的概念，以此來(lái)擴(kuò)展光伏更大范圍的應(yīng)用。一個(gè)量化的指標(biāo)是，在保證電學(xué)及機(jī)械性能不變的情況下，輕型的光伏組件需要達(dá)到8克/瓦左右的重量，則其在飛艇、飛機(jī)及無(wú)人機(jī)等方面的應(yīng)用將指日可待。

《能源評(píng)論》：要實(shí)現(xiàn)光伏組件輕型化，應(yīng)該從哪些方面入手解決，目前進(jìn)展并不樂(lè)觀的問(wèn)題在哪里？

何祚庥：要達(dá)到上述目標(biāo)，光伏設(shè)計(jì)者或發(fā)明者的主要任務(wù)是替代光伏組件上的笨重玻璃，或以較輕薄的玻璃代替，或以聚合物薄膜代替。

十幾年來(lái)，組件的外層玻璃已經(jīng)從4mm減為目前最普遍使用的3.2mm，最近國(guó)內(nèi)外開(kāi)始用2mm的外層鋼化玻璃，并且逐漸進(jìn)入市場(chǎng)。然而，使用減輕玻璃厚度而減輕光伏組件的方法是有局限性的，輕薄玻璃的制造成本會(huì)隨著厚度的減少而成反比地增加。

使用聚合物是制造輕型組件的一個(gè)方向，隨著高分子聚合物材料技術(shù)的飛躍發(fā)展，許多新的材料，諸如ETFE、KEVLAR等等，其耐候性、透明性及機(jī)械性能都可以達(dá)到光伏組件表面膜所需要的要求。

從實(shí)踐來(lái)看，以上述材料代替玻璃的光伏組件之所以不能大量運(yùn)用，原因總結(jié)起來(lái)就是一句話，晶體光伏電池片同裝載體的熱失配，譬如鋁箔是它的7倍，PVC是它的25倍，PET是它的20倍等等。實(shí)驗(yàn)中已經(jīng)觀察到經(jīng)過(guò)幾十個(gè)熱循環(huán)后，該組件就會(huì)失效，這種熱誘導(dǎo)破壞是造成輕薄太陽(yáng)能組件工作壽命縮短的主要原因。

《能源評(píng)論》：目前看來(lái)，有哪些可行的解決方案或方向？

何祚庥：應(yīng)對(duì)輕薄太陽(yáng)能組件的結(jié)構(gòu)重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。一個(gè)可能的思路是，光伏組件首先由冷封裝的方法制成組件預(yù)制件，在這種預(yù)制件中晶體硅的晶片由兩層一定厚度的聚合物薄膜包裹，其厚度的確定使得在熱沖擊中薄膜的收縮和膨脹不會(huì)對(duì)晶體硅產(chǎn)生明顯的熱應(yīng)力。預(yù)制件同背板的連接通過(guò)一種熱隔離層，使得受到熱沖擊的背板的收縮或膨脹對(duì)預(yù)制件幾乎沒(méi)有影響，其結(jié)構(gòu)類似于在多地震帶的房屋建筑中的震動(dòng)隔離裝置。

同時(shí)，對(duì)聚合物表面的處理采用氟元素和納米材料，既有強(qiáng)大的耐候作用，又有類似玻璃一樣的耐磨、耐刮性能，如此，其表層可以做得非常薄，真正起到了軟玻璃的作用。

（中國(guó)科學(xué)院理論物理研究所研究員陳應(yīng)天對(duì)本文亦有貢獻(xiàn)）

原標(biāo)題：太陽(yáng)能行業(yè)的未來(lái)是輕量化——訪中國(guó)科學(xué)院院士何祚庥