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为啥俺要在中国大力推广有机太阳能？那篇关于“太阳能三国演义”的文章已经谈到战略上的意义。
俺的“未来世界之新格局”，立意也在于此。就是人家一方面加强控制新能源的技术和专利壁垒，比如说美国在硅晶体太阳能，德国在精密机械太阳热能等等上面，然后另一方面压制你中国，和传统能源告别，比如说如果允许烧煤的话，中国的煤还可以烧不少年头，把你逼到新能源上面。
那么俺提出的办法，就是要跳出人家为你设下的圈套。跳出来，以夷制夷。就是说抢占新能源和高科技的先发地位。

一

先谈俺最近亲眼见到的两件事。一个是俺们的研发人员，为了申请专利，去检阅了关于OLED，就是有机光电的专利，发现真是多如牛毛。大概是任何人做梦想到的东西，差不多都被日本鬼子们给申请了。现在有机太阳能上面，还有好大空间，如果中国不努力的话，再混2年，就被别人给玩死了。
第二件是俺一位在欧洲做研发的兄弟，因为由于一个材料要从英国购买。结果看到了他的中文名字，人家说，俺们在中国没有销售渠道，不能卖。兄弟说，俺是在欧洲啊。结果2个月没有下文。结果还要他的一位老外同事出面，才可以搞定。
中国在高速铁路上，有一个聪明的操作，就是投资中国之星的研发。这个研发的意义，不光是对中国未来的高铁技术产权国有化有帮助，而且增加了中国在技术转移谈判上的砝码，直接把西方在技术上的封锁和漫天要价打了下来。
在民用核电方面，中国走的是同样的路，那么这条路子应该在太阳能上面也要实行。那就是不光要利用有机太阳能的先发优势，还要利用这个技术，把西方在其他太阳能技术，比如说高精度硅的提炼上面，把西方的技术封锁和坐地起价的垄断打破。
那么，俺们要回答的是这么两个问题：
第一，有机太阳能是不是确实具有技术上的优势，可以和现有的硅晶体太阳能竞争？
第二，如果答案是肯定的，那么中国有没有可能抢占这个优势？
对这两个问题，答案都是肯定的。
先说第二个问题，现在俺们所知的世界先进水平，大概是4个团队，其中两个在美国，两个在欧洲。
在美国的两个团队，都是走的是大分子有机太阳能方向，英文叫做Polymer Solar Cell。一个团队是由美国加州大学圣塔克拉分校的Alan J. Heeger教授领军，于2001年成立，不过在2005年转做有机太阳能的Konarka公司。Heeger教授本人是科技大牛人，曾于2000年获得诺贝尔化学奖。现在这个团队的总转换率已经做到6.1%。
另一个团队，是由美国加州大学洛杉矶分校的华裔教授杨阳领军，于2006年成立的Solarmer公司。这个公司刚刚宣布他们的转换率达到了6.77%。
在欧洲的两个团队，一个是由德国德累斯顿技术大学Karl Leo教授领军，在2006年成立的Heliatek公司。他们走的是小分子，英文叫Small Melocule的路子。他们现在可以做到5.9%的转换率水平。
第二个团队，就是俺现在关注，主要由海外华人科学家拥有专利，希望能在中国开花结果的团队。因为现在正在从事融资操作，不方便透露这个团队的成员的姓名。但是俺可以保证的是，这个团队的技术道路，和前面三个世界级领先的团队，有不同之处，是开辟了一条全新的道路。在转换率上，基本上和杨阳教授的水平一致。
从这个技术的分布来看，两个华裔技术团队掌握的技术，现在都是出于领先状态。中国没有什么理由，不去抢夺这个技术高地。

二

这里俺就开始回答第一个问题，就是有机太阳能有没有后发的优势？
要了解这个问题，就先要对传统太阳能技术，进行一个简单的介绍。
首先地球上蕴藏的各种化石燃料、水力资源、风能资源都源自太阳对地球的辐照。因此，将太阳能直接转化成电能将是解决能源问题的一个好方案。
太阳能电池将太阳光能直接转化为电能，在发电过程中不需要消耗燃料，没有污染和碳排放，没有活动部件的磨损，是一种清洁的发电方式。但由于目前的太阳能电池制造成本过于高昂，加上生产过程中对自然环境较为严重的污染，太阳能电池还不能广泛应用。
现今的太阳能电池产业诞生于20世纪50年代，源自美国的硅半导体太阳能电池技术。在过去的五十多年中，产业化生产的太阳能电池技术主要可以分为二代；而此外尚有多种“第三代”太阳能光伏发电技术在向产业化努力。

图1 三代太阳能电池（从左到右）：第一代）晶体硅太阳太阳能电池、（第二代）无机薄膜太阳能电池、（第三代）有机太阳能电

第一代太阳能电池以晶体硅太阳能电池为代表，包括多晶硅电池和经过拉晶提纯后的单晶硅制作的电池。1954年，美国的贝尔实验室发明了晶体硅太阳能电池。经过多年的发展，虽然与晶体硅太阳能电池相关的技术有许多进步，但其基本原理——通过氧化再还原提纯硅料的办法没有改变。由于必须采用高纯度的硅片，晶体硅太阳能电池的制造过程中能耗高、污染高。再加上复杂的工艺、昂贵的生产设备以及生产过程中的大量能量消耗，若无大力度的政府补贴，晶体硅电池很难与传统能源竞争。

而为一些企业所推崇的“物理法”（也称冶金法）硅料提纯工艺，虽然从原理上看能相对于传统生产方法（改良西门子法等）降低成本，但这种生产工艺仍有大量问题没有解决。而且，冶金法仍以初硅为原材料，初硅生产过程中的高能耗和高污染依旧不可避免。

综合以上原因，目前晶体硅太阳能电池的售价在20元以上，而且多数利润掌握在国外硅料供应商手中。从中期看（十年左右），晶体硅太阳能电池的价格下降空间并不大。

第二代太阳能光伏技术，是通过气相沉积法制造的无机半导体薄膜电池。用于沉积无机半导体的透明电极基片可以是玻璃基片，也可以是柔性基片。第二代太阳能电池实现了较低的生产成本，但与第一代的晶体硅电池相比，无机薄膜太阳能电池的光电转换效率偏低，而且往往还光照下还会发生效率的衰减。

根据无机半导体薄膜材料的不同，目前的主要第二代太阳能薄膜电池包括铜铟镓硒（CIGS）电池、碲化镉（CdTe）电池和非晶体硅（a-Si）电池几大类。然而这些电池的生产设备依然昂贵，生产效率又受到高真空过程的的影响，因此第二代太阳能电池的发电成本依然不能与传统能源竞争。更严重的是，碲化镉电池中的镉元素对土壤和生物体还有严重的毒害作用，电池过了使用年限之后必须回收处理。而且应用在铜铟镓硒电池中的铟元素以及应用在碲化镉电池中的碲元素在地表中蕴藏量都很低，无法支撑这两种电池的大量生产。

目前我国正在大量引进第二代太阳能电池生产线。这些第二代太阳能电池生产企业虽然可望获取一定的经济利益，但无法从根本上解决中国的能源问题。

图2 污染严重的粗硅生产企业。

三

要发展太阳能这种新能源，其中一个最大的障碍，就是突破旧能源利益集团，对这种发展带来他们的利益蛋糕损失而做出的反弹。

在美国这种障碍，就表现在国会里的政策之争，以共和党为主体的石油集团，军工集团，和以民主党为主体的硅谷半导体集团（依靠硅晶体太阳能的华丽转身）在政策上杀个你死我活。而比较中立的电力公司，就利用地方势力控制的国会议员，保证自己在这个争斗中的最大利益。而前一阵，以民主党主导的国会通过的碳排放法，就以电力公司得利，石油公司损失告终。

在欧洲的局面则完全不同。由于欧洲人的旧能源供应，要么被俄罗斯掐着脖子，要么被美国捏着卵子，对旧能源的眷恋不是那么显著。比如欧洲的大石油巨头，英国占了BP和壳牌（和荷兰合资），法国的道达尔不是以国内为主（法国的核能占大头），德国甚至没有大公司，都使斗争的天平往新能源一边倒的倾斜。不过欧洲的主要问题，是缺乏政治上的统一，没有办法对现有的以各个国家为基础的电力公司和能源网络，进行有效的整合。在加上欧洲人的慢半拍脾气，都导致的政策的缓慢施行。

中国则具有比较大的政治优势。虽然说中央权威在改革30年后，不断衰落，但由于中国的旧能源体系，还没有形成类似美国那样，在政治结构里的强大势力，而且各级地方政府对新能源蛋糕的垂涎也相当踊跃。甚至旧能源的企业，也巴不得抢进新能源阵营，希望鸟枪换炮。

所以政治上来说，中国在新能源的发展上，只要不要做到一家通吃，而是可以照顾到利益均沾，这个大饼应该可以做得很大，很快，让各家食客可以开怀畅饮，而不需要翻桌子。

太阳能在发展的过程中，要想取代旧能源，一个最大的障碍，就是成本问题。

以美国为例，目前的晶体硅太阳能系统成本（PV module）大概是3-4美元之间，衡量的单位是每个峰瓦（Peak Watt）。这个可以叫做设备成本。但是人家是不能只是用你的设备，就可以生产电力的。那就要再加上直流交流转换器，安装架子，安装费用等等，这个才是最后的总成本。

美国的这个成本差不多就是加倍，到了6-8美元之间。然后通过这个推算，就可以实现每度电的发电成本是18-36美分。可是问题在这里就出现了，美国大部分的火电网提供的电力，每度电都是小于1毛钱。这样你如何和人家竞争呢？

一个办法当然就是国家财政补贴。俺政府帮你把中间的差价给填了。这个办法，全世界都是一样。前几年太阳能工业一下子猛冲了上去，一大主要原因是因为德国和西班牙政府补贴政策。那时候中国的主要太阳能生产，大约98%的产品是往外面去了。

这个财政补贴政策是成功的，但是只能短暂，不能长期运作，不然这个政府财政要破产。

四

本来政府补贴的意思，主要是给予太阳能这个新兴产业一个政策和财政支持，还是希望你们自己可以通过这个补贴，在几年时间里达到科技进步。当然德国和西班牙政府的补贴，也靠了中国制造因素（China Factor，意思是只要老中一起哄，价格就杀下来），帮助了德国和西班牙装备了清洁能源，和发展了技术力量。

至于中国的生产商们如何把价格降下来，那就八仙过海，各显神通了。反正制造硅晶体太阳能需要的高能耗，国家有低价能源嘛。而且制造过程产生的废料如何处理，那也是一个大成本。俺们中国的土办法，不就是往农村的土地偷偷的一倒，就解决了嘛。什么？这些废料会污染土地和水源，会造成那些村民得癌症？那关俺们啥子事哦。记得把钱分给村干部，分给县里的公安，政法。还有别忘了那些记者。没问题。

不过今天硅晶体太阳能碰到了难题，那就是德国和西班牙不补了，让你们自己开玩了。这就要轮到美国和中国政府的补贴上来了。

美国政府的补贴有一个大问题，就是经济危机状况下，地主家里没有什么余粮。那么要采取的另一个方法，就是把传统能源火电的成本拉上去。就是说俺收你碳排放税，把你的发电成本加高。可是你要把火电成本，从现在的低于1毛钱，加大到4毛钱，羊毛出在羊身上，那些消者们就要急眼了，和你拼命了。所以国会一场打斗，这方面没有多少进展。当然，还有就是中间道路，俺政府补一点，你们火电自己补一点（俺就不抽你碳排放了），把成本差距缩小一点。

中国政府还是有钱，那么做法也就简单一点，那就是俺政府的发改委提高太阳能的上网电价，比如说1块钱一度电。你火电的上网电价4毛钱，没事，反正你最后卖出去一样价。俺政府补给你。

这个办法对现在中国过多的硅晶体太阳能产能，也是一条出路。温总理在经过实际调研之后，得出了结论，就是不能把“清洁输出国外，污染留给自己”，那么至少暂时俺们可以清洁也留给自己用了，是一个进步。

不过这个行业的所有人都清楚，政府政策补贴只是一个短期效应，要真正的实现长期的产业发展，还是要实打实的把成本给降下来。

那要降多少呢？美国人的目标是2美元每峰瓦。这样才可以在没有政府补贴，或者说少量政府补贴的情况下，和传统能源竞争。

如何降低价格？一个就是现在占主导地位的硅晶体太阳能厂家，通过大规模的生产过程优化和技术革新来实现。另一个就是非硅晶体太阳能技术的发展，来达到这个降低价格的过程。

前面俺们谈到的第二代和第三代都是后一条道路的尝试。对这个行业最重要的发展因素，就是你可以发展出低成本的替代产品。而任何维护硅晶体发展道路的人，要回避的就是这个问题。他们最好的武器，就是拿光电转化率来做文章。不过这种狡辩方式，提供多少理论上的冠冕堂皇的修饰，如果硅晶体太阳能无法做到降低成本，人家市场最后会投谁的票，那是大家都心里清楚的。

套用现在流行的一句话，群众的眼睛是雪亮的。

五

当然，平心而论，这个世界上不存在没有补助的能源。你看一下石油，天然气，煤炭和核电站，不论是美国，中国，日本，还是欧洲，都补贴得挺厉害的。因此硅晶体太阳能要争取政府补贴，算是师出有名。

不过，这个行业自己也必须争气，把成本降下来。按照硅谷半导体行业的历史经验，就是每十年，生产成本就要降一半。以硅晶体太阳能的发展来看，从1979年的世界总产量5MW，到2006年，变成了2000MW，而电池系统批发价，则是从32美元，下降到了3美元多。确实做到了每10年，降一半。

这个过程的实现，主要来源于科技进步，工艺革新，产能扩大，良性竞争，和规模效应。在制造工艺上的进步，是硅基电池的光电转换率越来越高，电池厚度变薄了，电池重量变轻了。

1995年，在斯坦福大学教电力工程的Richard Swanson教授，自己跑出来开了公司SunPower。他当时就是确信太阳能电池的成本，进入了标准的经验曲线，就是成本和产量变化。这个曲线表明了每当产量翻倍的时候，价格就要下降18%。后来他的公司，在2002年，得到了半导体大公司Crypress的亲眯，大量注资。并于2005年间成功上市，和后来中国由施正荣博士创立的无锡尚德，成了股市上大宠儿。

因为美国在半导体行业的巨量优势和数十年经验，将成本大幅度降下来的第一条道路，就是将产业超大规模化。这条道路的理论奠基是在2004年，当时在HP任职的Marvin Keshner和同伴Rajiv Arya为美国能源部国家再生能源研究所，撰写了题为“超大规模电池系统制造对成本降低的潜力研究”的报告。在这个报告中，他们认为最终可以将太阳能电池系统降低到每峰瓦一美元。

在报告中，他们提到的各项革新，包括生产过程自动化来减少停工，增加产出，优化系统生产线的停工和维修周转，大规模提高生产线的生产能力，选用最优化的25到39年使用寿命的材料，缩短工序间的运输距离，减少中间过程等等。而Keshner后来创立了OptiSolar公司，来实现他提出的方案。

其实美国选择了硅晶体作为其太阳能的道路，和这批硅谷的半导体大牛们的推动有关系。这批人士大多有在大规模集成电路，平板显示器，计算机硬盘等等领域，有非常丰富的经验，因此用这些经验来做一个行业的华丽转身，不足为奇。

从工艺上来看，就是从半导体到电池板只不过是产品变化，而整个低成本，高产量，流水线，半导体为基础的制造过程最好就可以重复使用。其实在高科技革命之前，美国的半导体芯片和电路板，是在能源工业的电网和输电技术的基础上兴起的。而以半导体的处理器芯片和三级管，则为人类带来了大规模生产的收音机，电视机，电脑和其他消费电子产品。

这个基础的核心，就是美国人把持的两大技术核心—能源和半导体。第一次半导体革命，带来了电脑和消费者电子产品，而第二次半导体革命，就是半导体向能源的回归，把自己变成能源的来源。

六

从这里可以看出美国人的道路，那就是要把新能源的发展，和国家对关键技术的控制，紧密地联系在一起。通过对能源技术和半导体技术的合流，来主导世界的技术发展方向，并以此来确保美国的国际竞争力。因此在这个技术上，开辟出一条完全不同的新路，来打破美国控制的局面，就是一个国家未来国际竞争力之争。

看不明白这一个关键，就会被人家拿出来的一大推技术理由把你忽悠糊涂了。人家摆出一大堆道理，把硅晶体的优势说得玄玄乎乎，最好就是让你一起上船，把产业链里最低端，利润最薄的那一块给你糊口，然后人家就控制最关键的技术，吃最大的鲍鱼，还和你一起建立全球领先的产业链呢。

结果是什么呢？不如你做那些容易活？你生产，俺卖给你天价的生产线？专利费还是俺要了，你就做成品，好不好？

欧洲人当然没这么傻。人家在进来抢这个蛋糕的同时，比如说德国公司Q-Cells的兴起，也不忘一颗红心，多种准备。一方面拼命发展自己占优势的太阳热能，一方面加大对非硅晶体太阳能的研发，例如在有机太阳能的投入上，也是上了国家计划。

当然美国人也是有两手准备，担心一旦别的国家在非硅晶体上有所突破，那自己的黄粱梦一破，就束手无策了。他们同时进行的就是俺说的第二条道路，发展非硅晶体道路。

这条路子的头一个波浪，就是俺成为第二代的薄膜太阳能。这里面有希望通过计算机硬盘镀膜的溅射技术（sputtering）来实现CIGS薄膜的Miasole公司，以及同类的NanoSolar公司，也包括做纳米结构二氧化钛的Konarka（后来转做有机太阳能），还包括做碲化镉的First Solar等公司。

原先大家的目标是在2015年，希望可以做到1美元一峰瓦的价格，不过First Solar在2008年的最后一个季度，因为产量规模大的原因，暂时突破了0.98美元一峰瓦的记录。而以CIGS技术为基础的公司，则将目标定到了0.75美元。不过这些都还是在设备成本的范畴上，加上安装成本，要到2美元，还是有一段距离。

而同时号称第三代太阳能的有机太阳能开始横空出世了。将整个行业的发展带入了一个更加精彩纷云的局面。

表1 主要太阳能电池技术分类比较

技术分代	太阳能电池类型	原材料	生产工艺	光电转化效率
第一代： 晶体硅太阳能电池	单晶硅	生产过程污染高，能耗大	工艺繁琐，成本高昂	16％－18％
多晶硅	生产工艺较单晶硅简单，但成本仍较高	12％－14％
第二代： 无机薄膜太阳能电池	非晶硅薄膜	生产消耗的硅料相对第一代太阳能电池有所减少	生产工艺较第一代太阳能电池有较大简化，但受到高真空过程的局限，生产设备也较昂贵	6％－8％
铜铟镓锡	铟的储量稀少，不足以支撑大规模生产	11％
碲化镉	原料镉有剧毒，碲储量比白金还稀少	9％
第三代： 新技术概念	有机太阳能电池	原材料成本低廉	生产工艺简单	6％－7％
染料敏化太阳能电池	生产工艺比有机太阳能电池复杂，电池中包含液态电解质	5％－12％

七

现在舆论界对第三代太阳能技术，是一个比较宽松的定义。其中被人称或者被自称的，包括多PN结层太阳能，HIT太阳能，聚光太阳能技术等等，事实上都只是对前两代技术的修修补补。

比如说最近的一家以色列公司GreenSun Energy做的技术改进，就是在硅基电池的外层涂上一层荧光粉，通过这个染料，吸收太阳光后，重新通过电池可以接受的光谱，放射出来。另外的一些公司，搞的就是聚光技术，比如说美国的Cool Earth Solar用的是气球原理，通过气球原理，把气球的一半涂上金属原料，就把太阳光聚焦了。

图一 Cool Earth Solar的聚光技术

而真正在原理上有革命性技术突破的，主要是两个技术。一个是染料敏化太阳能电池技术，一个就是俺大力鼓吹的有机太阳能电池技术。这两种技术才是第三代太阳能技术的真正代表。

染料敏化太阳能电池，是瑞士科学家Micheal Graetzel的发明。虽然俺并不完全赞同老先生的技术道路，但毕竟他还是俺们的老师和顾问，因此对老爷子的尊重还是免不了的。

此种电池以有机染料为吸光材料，以二氧化钛晶体薄膜为电子传输材料，通过有机染料对二氧化钛晶体的电子注入实现光电转化。这种技术概念相对于传统电池中的无机PN结来说是一个巨大的进步，因为采用此种材料的太阳能电池无须再依赖高纯度的无机半导体材料，从而可以极大地降低电池成本。然而由于染料敏化太阳能电池需要采用液态电解液作为空穴传输层，由此产生的生产工艺问题尚未很好解决。

现在在这个电池技术上领先的是日本大公司夏普，澳洲公司Dyesol和以色列公司3GSolar。

有机太阳能电池技术，则源自1980年代科学界对有机半导体异质结的研究。其基本结构是由透明电极、电极缓冲层、有机电子给体、有机电子受体以及金属电极组成。给体和受体两种有机半导体材料既是吸光材料，又是载流子传输材料。有机半导体材料中的电子被入射光激发后形成激子，并通过给体向受体的电子注入来完成光电转化。

图二 甲：双层膜有机太阳能电池的能级示意图，乙：光电转化的四个步骤。1. 电子给体吸收光子形成激子；2. 激子扩散到给体/受体界面上；3. 在界面上激子分离为自由电子和空穴；4. 自由载流子在内建电场作用下移动到两个电极上。

有机太阳能的给体和受体两种有机半导体材料，既是吸光材料，又是载流子传输材料。有机半导体材料中的电子被入射光激发后形成激子，并通过给体向受体的电子注入来完成光电转化。

与染料敏化太阳能电池类似，有机太阳能电池也无须依赖高纯度的无机半导体。而且有机太阳能电池的原材料与染料敏化太阳能电池相比更为低廉，完全固态的有机太阳能电池，生产工艺也更为简单。

因此俺们可以说，有机太阳能最大的竞争优势，就是成本低廉。以俺们自己的技术来推算，生产出来的产品每峰瓦，保守估计大概是0.30美分左右，就是2-3元人民币。而且成本下降还有空间。

这个成本，基本上是硅晶体太阳能的10分之一，是第二代薄膜太阳能的3分之一。而通过工艺的优化，和规模效应的出现，这个成本是可以降低到1元人民币，就是说大概0.15美元一峰瓦。那么在电价上是什么概念呢？

那就是以现在的成本计算，俺们的技术可以做到上网电价低于现在火电上网价格，完全不需要国家财政补贴，就已经可以盈利了。

八

那么现在的硅晶体太阳能的价格如何呢？

据今年3月22日中国开标的敦煌10兆瓦太阳能电站特许权招标项目的数字，平均报价低于1.5人民币一度电。最低的是0.69元。这个结果已经相当不错，得益于目前硅晶体原料的大幅度降价。

不过据当事人透露，这个消息令国家发改委能源所，可再生能源光伏专委会等等相关部门，大吃一惊。根据从中国硅晶体太阳能的龙头企业无锡尚德，苏州阿特斯，和江苏中能了解的信息，太阳能电池的组件成本大概是15-18元 （相对于俺们的2-3元），加上其他逆变和输配电，电站建设安装和土地等等成本，大概是26-33元。那对俺们来说，就大概是13-18元左右。

而对屋顶太阳能设备，现在的硅晶体太阳能大概是22-29元，俺们大概是10-16元的水平了。

今年4月28日，太阳能行业的13家大企业发表了《洛阳宣言》，号称要在2012年实现上网电价1元每千瓦的目标。而俺们就要争取在2012年，做到上网电价2毛钱的目标。

从这里大家可以看出，在成本上，有机太阳能占有的强大优势。

那么人家自然要避免谈你的优势，而要集中力量来攻击你的弱势。而对有机太阳能攻击最主要的一个地方，就是光电转换率。

这些人就会说，哼，你的有机太阳能，转换率不就是6-7%吗？人家硅晶体可是到了16-18%，而且最新的实验室里做到了21-22%呢！你永远也做不到硅晶体的转换率。

对这种说法，俺也是，哼，不看一看你的高成本！要是光靠高转换率，那硅晶体也算不了老大吧！干嘛不把人家GaInP/GaInAs/Ge拿出来啊？人家这个材料的光电转换率可是41%，超过了硅晶体的物理极限33%了。干嘛不拿这个在航天飞机，宇宙飞船，太空站和卫星上用的太阳能电池，装在俺家的房顶上呢？一句话，就是成本太高了。

那么有机太阳能的光电转换率提高的前景如何呢？最近俺们刚刚和Alan Heeger这位诺贝尔获得者聊过天。他的估计是大概在2012年，有机太阳能转换率可以突破12%。而有机光电的祖师爷邓青云老先生，也觉得俺们的这条道路，非常有可能首先突破10%。而这个也是俺们的近期目标。

从下面这个光电转换率图线，可以看出有机太阳能正在进入一个快速提升阶段，而这正是因为近2年来，在有机太阳能的原理和机理上得到了理论上的突破，大家的研发方向非常清晰而带来的结果。

图三 有机太阳能光电转换率的历史曲线

九

本来这个太阳能系列，主要的目的是对业外人士，进行科普，希望可以让中国各个省市的经济开发区的头头们看到，把有机太阳能作为一个主要的扶持选项。不过有业内人士出来抗议，说俺写得不清不楚，误导了现在刚入行的小弟弟和小妹妹们，这里就只好对有机太阳能技术，给予更为清晰的介绍。

有机太阳能，现在来讲，主要是从材料上来区分，可以说是两条道路：一条是高分子，一条是小分子。

图一 高分子有机材料

高分子有什么好处呢？就是可以溶解于普通的溶液里。不要小看了这个好处，你生产硅晶体电池和无机薄膜电池，可是要一大套复杂和成本昂贵的生产设备和工艺。而这个高分子溶液，你可以向给你自己的家里油漆房子那样，用涂抹法，用喷射法，或者用滚筒发，就可以生产了。这也是为啥，这个电池的成本可以大幅度降下来的原因。

但是高分子材料的缺点也不小，就是分散度高，不容易提纯，吸光率较低。

不容易合成是因为材料导电的结构比较复杂，这个会增加合成的成本。吸光率比较低，就必须用比较厚的薄膜来采光，而这样又增加了激子和载流子的传输距离，导致光电转化率的降低。可是人家高分子本来就是分散度高，载流子的迁移率偏低，这样就影响的效率。

图2 采取混合异质结构解决效率问题，甲为平面异质结构，乙为混合异质结构

那么如何解决这个问题？那就是将电池做成混合异质结构，将电池的给体和受体混在一起，一方面增加两种材料的接触面积，另一方面缩短激子扩散到界面上所需要穿越的距离。

这个方法是当时在Alan Heeger实验室工作的中国学者俞刚博士首创。现在基本上所有高分子提高效率的研究，都集中在如何将这个结构做得更好和更稳定。

但这个方法也有其问题，就是在强光照射下，和高温下，这个结构的稳定性可能是一个问题。虽然Konarka通过荷兰的测试机构，在65摄氏度的条件下，通过的测试。显然在这方面的技术研发肯定还要下更多的功夫。

而有机材料的天然性质，总是倾向于相同材料的聚集，所以这种混合异质结构，最后就会回到上图甲那样的平面异质结构，从而带来转换率的下降。而当转换率跌到了原先的一半，俺们通常的定义，就是这个电池的寿命到此为止了。

那么这种高分子的电池寿命现在有多长了？根据测试结果，大概是在3-5年之间。现在Konarka在2007年初生产出来的电池，仍然在实际运作。而去年由德国一些大学研发出来的新工艺，有希望将这个寿命增加到5年，甚至以上。

有机电池的另一个需要考虑的问题，就是电池的封装。

因为有机材料的原因，自然接触氧气后，就会氧化，因此封装就是要把电池和空气中的氧气隔开。根据实验证明，对空气进行有效隔绝后，有机太阳能电池的转换率，在几年内没有多大变化。

十

有机太阳能电池的另外一条道路，就是小分子材料。

图三 小分子有机材料

小分子材料的好处，那就是正好和高分子相反。有机小分子容易合成和提纯，因此成本在材料上，比高分子更便宜。

而因为小分子的纯度高，那就是吸光率要更高，其载流子的迁移率要更高。

这就意味什么？那就是不同于高分子材料，你不必去搞什么混合异质结构，采取平面异质结构，就是传统的双层膜就成了。这样你就避免了结构解体这个高分子材料面临的大问题。那么自然小分子电池的寿命就要比高分子长得多了。

因为没有这个缺陷，小分子电池的寿命，就完全决定于你封装材料和工艺水平。以现有的技术，小分子要做到10年的寿命，没有太大问题。如果封装技术提高的话，经过努力，小分子电池的寿命是可以达到20年的。

当然小分子的缺点，也正好和高分子倒了过来。那就是因为小分子的结构过于刚性化，通常是不能溶解于普通溶液。因此小分子电池的制造工艺，是不可能用俺们说到的那些非常便宜的涂抹方法的。

这个技术的工艺方法，就是用真空蒸镀法。因为真空工艺的能耗高，这样生产的成本就会上去了。

那么大家就要举起双手，问一个问题：

“那么俺们可不可用一种方法，既可以用高分子材料的溶解优点，可以在成本比较低的生产设备上生产，又可以有小分子的优点，在转换率和寿命上，比较占优？”

这个问题问得很好。听到这个问题的时候，俺们团队的科学家们已经在捂着嘴巴，偷偷的笑了。

是的。俺们的技术道路，就是这条将高分子和小分子结合为一体的第三个方向。

俺们可以做到的就是，不需要做混合异质结构，只要用传统的双层膜结构，因此可以解决电池寿命短和稳定性差的问题。

俺们还可以做到的就是，不需要高昂的真空过程，用溶液调试，用涂抹，喷射，丝网和滚筒的方式，就可以生产。

俺们更可以做到的还有，可以通过对材料的改进，做到这个材料，对太阳光谱吸收幅度的扩大。同时，还可以增加不同材料，对太阳光谱的不同波段进行吸收，开发出转换率更高的层叠电池。

本来业界的普遍看法是，在2011年，应该可以突破10%的光电转换率。不过随着这两年的不断突破，大家已经同意10%，就是2010年以内的事情。Alan Heeger老兄，拍着胸脯说，俺认为2012年，12%应该会突破。而邓青云老爷子，也对俺们这条路子信心十足，认为首先突破10%的几率最大。

而大家的眼光都是盯在2015年，目标是转换率达到15%，这个就是和无机太阳能电池要在这个时间，争取把成本降低到1美元的生死之战了。

中原初逐鹿，投笔事戎轩。突然想起了唐初名相魏征的这句诗。是值得大干一场的时候了。