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眾所周知，太陽能是一種無污染的能源，也是人類可利用的最豐富的能源之一。我國的太陽能資源豐富，全國三分之二的國土面積年日照小時數在2200小時以上，年太陽輻射總量大于每平方米5000兆焦，屬于太陽能利用條件較好的地區。西藏、青海、新疆、甘肅、內蒙古、山西、陜西、河北、山東、遼寧、吉林、云南、廣東、福建、海南等地區的太陽輻射能量較大，尤其是青藏高原地區太陽能資源最為豐富。［1］目前，我國太陽能利用在建筑領域中技術最成熟、應用范圍最廣、產業化發展最快的是家用太陽能熱水器(系統)，其次是被動式采暖太陽房，并在太陽能光伏技術和照明技術領域積累了一定的應用數據和經驗。高校應從自身功能和優勢出發，積極參與研發太陽能光伏技術、并在建筑中綜合利用太陽能光伏技術，探索有效的太陽能光伏技術與建筑節能有機結合的載體與方式。 1光伏技術及我國光伏產業發展現狀 1．1光伏技術 光伏是指光生伏特效應(即光伏效應)，是光照使不均勻半導體或半導體與金屬組合的不同部位之間產生電位差的現象。太陽能光伏技術即太陽能發電技術，其基本工作原理為:太陽能電池板在光照條件下接收太陽光并產生電能，使太陽電池組件產生一定的電動勢能(即發電)，并通過充放電控制器對蓄電池進行充電，將由光能轉換產生的電能儲存在蓄電池里。到需要用電時，蓄電池組為逆變器提供輸入電，通過逆變器的作用，將直流電轉換成交流電，輸送到配電柜，由配電柜的切換作用進行供電。太陽能光伏發電系統一般由太陽能電池板、蓄電池組、充放電控制器、逆變器、交流配電柜等設備組成。因太陽能電池板本身只具有發電功能而不能儲存電能，且發出的是直流電，逆變器是將直流電轉換為交流電的設備。因此，太陽能光伏發電系統的利用形式一般可以分為并網光伏發電系統和離網光伏發電系統兩大類別。利用太陽能光伏技術發出的電能是典型的安全、清潔能源，不受資源分布地域的限制，使用范圍廣泛，且建設周期短，獲取能源花費的時間短。當前，太陽能光伏技術的突出難題是成本收益問題。人類一旦在光伏發電技術上進一步實現重大突破，光伏產業將實現井噴式發展，而光電也將成為火電的有效替代品，能夠有效解決能源短缺問題，也是應對氣候變化的重要途徑。 1．2我國光伏產業發展現狀 光伏產業是利用太陽能的光伏轉換，使太陽光射到硅材料上產生電流直接發電，形成以硅材料應用開發為中心的產業鏈條。一般來說，晶體硅太陽能光伏發電產業鏈主要包括原料硅生產、硅碇和硅片生產、太陽能電池制造、光伏發電系統以及技術研究等。我國自1958年開始研究太陽能電池，1971年首次將光伏電池應用在東方紅2號衛星上，1973年在地面應用太陽能電池，但直到2000年，因太陽能電池的成本高等因素，地面應用范圍仍然有限。新世紀以來，在全球光伏應用市場強力啟動及國內政策大力推動的背景下，我國光伏產業發展迅猛，呈現出高增長態勢，表現出“中間獨大、兩頭在外”的顯著特征，即企業大多集中在利潤較小、技術含量較低的光伏電池制造環節，企業制造光伏電池所需的高純硅原材料對進口的依賴程度較大，且生產制造出的光伏電池則對出口的依存度高。上述特征具體表現在四個方面: 一是光伏電池產量已超全球總產量的50%。隨著常規能源短缺、生態環境惡化、全球氣候變暖等問題的出現，各國政府非常重視和支持發展可再生能源特別是光伏產業，我國也不例外。2005年以來，我國太陽能電池產量年均增長率高達126%，2007年增長率更是達到218．9%，光伏電池產量躍居世界第一，遠高出同期世界平均增長47%的水平。2009年，我國多晶硅產量超過兩萬噸，太陽能電池產量超過了4000兆瓦。2010年，我國光伏電池產量已超過全球總產量的50%，并在光伏產業上形成了主要以硅材料、電池組件、光伏系統應用等較為完整的產業鏈。［2］ 二是光伏產業鏈主要處于低端。與其它產業相比，光伏產業鏈各環節的毛利潤從上到下呈現“倒金字塔”結構，其價值形態呈現出從左上到右下傾斜的形狀，與一般產業呈現出兩頭高、中間低的“微笑曲線”形狀不同。目前，從我國光伏產業鏈各生產環節分布的企業數量看，光伏企業主要集中在毛利潤較低的電池制造、組件生產環節，其光伏產業鏈價值不到30%，而毛利潤較高的環節被美、日、德等掌握硅材料提純技術的國家獲得，其光伏產業鏈價值超過70%。 三是光伏產品應用不廣。受光伏發電上網成本較高、光伏發電自身技術局限性較大、相關政策支持體系不夠完善等因素的影響，我國國內生產的太陽能電池及組件等光伏產品主要銷往海外市場，2011年的光伏產品出口比例達95%，是典型的“制造大國、應用小國”。這不僅使光伏產品過分依賴于海外市場的出口，導致光伏產品國內外市場不平衡問題的出現，也對光伏產品的對外貿易產生不利影響。 四是光伏電池生產原材料依賴進口。太陽能晶硅制造處在光伏產業鏈的上游，技術門檻較高、投資規模較大，技術被國際市場壟斷。長期以來，美、日、德三國的7個公司的10家工廠集中了超純硅材料的制造，從事高純度硅原材料生產的企業較少。國內企業與世界先進水平相比，存在生產工藝落后、能耗較高、規模效益較低、污染較大的問題，生產能力不足，難以滿足國內光伏企業對硅原料增加的需求。因此，我國光伏電池生產所需的原材料基本上依賴進口。［3］ 2高校研發應用太陽能光伏技術的優勢 一是高校具有較強的創新能力。高校在激發創新思維、開展多學科綜合交叉研究等方面的優勢明顯，擁有源源不斷的創新人才和廣泛的國際合作與交流的渠道，既是國家培養拔尖創新人才的基地，開展原始創新的主要場所，也是我國基礎研究和高技術領域原始創新的主力軍，解決國民經濟重大科技問題、實現技術轉移和成果轉化的生力軍。數據顯示，全國高校從事科技活動的人數為36．1萬人，兩院院士41%來自高校;依托高校建設的國家重點實驗室138個，占62．7%，國家工程(技術)中心113個，占34．6%。［4］由于太陽能光伏技術的研究開發需要多個學科的相互配合，而高校本身就具備開展多個學科綜合交叉研究的優勢，兩者能有機結合、有效融合，能為太陽能光伏技術的研發提供必不可少的技術和人才支撐。#p#分頁標題#e# 二是高校具有較廣的輻射范圍。高校是由文化程度和綜合素質相對較高的群體組成的、以教育和生活為主的社區，輻射面較廣。根據教育部公布的2012年具有普通高等學歷教育招生資格的高等學校名單，全國共有普通高校(不含軍事院校和港澳臺高校)2132所，獨立學院298所，分校辦學點62個，合計2492所。［5］2009年，全國高校在學總規模為2979萬人，具有高等教育文化程度總人數9830萬人，受過高等教育的主要勞動年齡人口占9．9%，到2015年，這三個指標將分別提高到3350萬人、14500萬人、15%。［6］ 因此，在高校應用太陽能光伏技術，不僅能節約能源，還能增強高校學生的低碳節能意識，并通過他們將低碳生活理念和節能意識及行為推廣到工作單位、家庭、社區，對整個社會關心、參與低碳節約的生活方式產生強大的輻射力、感染力、滲透力。 三是高校具有較大的市場需求。高校的終端能源消費以生活消費為主，在終端能源消費總量中占的比重不大，但高校與經濟社會發展的依存度較高，在能源消費過程中存在過度依賴煤炭、能耗水耗總量較大、人均能耗較高等問題。2008年，研究者根據對45所高校能源統計結果測算，全國高校煤炭使用占用能種類的比例最大，達48．1%;總能耗約2924萬噸標準煤，占同期全國總能耗的9．6%;總用水量41億噸，占同期生活總用水量8．14%;人均年能耗1．034噸標準煤、年生活用水量145噸，分別是同期全國人均年能耗的4倍和年生活用水量的1．95倍。如果按照“十一五”期間的總體節約目標是實現已有用能項目和已有用自來水項目人均用能在2005年所耗能量和所耗水量的基礎上均降低15%測算，每年全國高校節能量為387．5萬噸標準煤，相當于826萬人特大城市一年生活用能總量;每年節水量為4．735億立方米，相當于544萬人特大城市一年生活用水總量。［7］由此不難得出，高等學校集教學、科研和生活于一體，既是人口的高密集區，更是能源消耗大戶，對節能技術具有較為明顯的需求。因此，高校對太陽能光伏技術的應用具有較強的源動力。 3高校研發應用太陽能光伏技術的思路 太陽能光伏技術研發應用的系統性、開創性、技術性較強，不僅是高校面臨的新課題，也是政府、社會面臨的新課題。在實現節能減排任務目標、發展低碳經濟以及提升高等教育內涵建設質量的背景下，高校應把握《教育規劃綱要》實施的機遇，創新思想觀念，積極探索光伏技術研發應用的有效模式，為光伏產業發展提供人才、智力和科技支撐。 一是確立太陽能光伏技術研發方向。高校應根據自身的辦學定位和學科特點，明確太陽能光伏技術的研究開發方向與重點，注重解決重點領域、重點環節的太陽能光伏技術研發問題。瞄準世界光伏技術前沿，發揮具有廣泛國際交流與合作的渠道優勢、擁有大量創新思維和創新能力人才的優勢、具備開展綜合交叉研究的學科優勢，加快研究開發先進的光伏技術，主動參與國際競爭，依法保護原始性知識產權，力爭使更多的研究成果達到或超過國際同類成果的先進水平。對接國家光伏產業發展，發揮基礎研究和高技術領域原始創新生力軍的作用，主動承接與國家戰略性光伏產業發展和國民經濟重大科技相關的太陽能光伏技術的研發工作，加強多晶硅的綜合利用和環境保護等方面關鍵工藝流程技術及逆變器、反應器、大型氫氣壓縮機等關鍵設備創新研究，力爭改變這一領域核心技術大多被發達國家掌控的局面，為國家光伏產業提供人才和科技支撐，提高光伏技術和光伏產品的國際競爭力。 二是搭建太陽能光伏技術研發平臺。高校應從自身實際情況出發，組建太陽能光伏技術研究、開發平臺，有效整合學科專業、儀器設備及校內外科研團隊等優勢資源。設立光伏技術研究機構，以室、所、中心等組織形式，創設太陽能光伏技術研發的專業研究機構，以機構為平臺，開展與光伏產業相關的信息交流、人才培養、技術研發工作。健全機構運行機制，以健全的管理制度和自主創新能力保障機構有序運轉，激勵科研團隊對太陽能光伏技術和產品進行集體研究攻關，發展與光伏技術相關的新興學科、交叉學科，并借助學科的發展凝聚科研團隊、增強科研能力、促進成果轉化、提高培養質量。加強對外深度合作，與國內外的相關高校、政府部門、科研院所、企業及各類社會組織共同舉辦專題會議，組織理論研究，開展咨詢服務，聯合培養學生，合作研發技術等，并積極參與政府發展光伏產業的政策規劃研究和企業對光伏產品的生產研究，增強人才培養、科技創新和服務社會能力。 三是推進太陽能光伏技術成果轉化。高校應發揮與企業、市場聯系緊密和實現技術轉移、成果轉化生力軍的作用，促進研究開發的光伏技術和成果的轉移、轉化，加強光伏新技術的消化和吸收，實現多方互利共贏。引導科研人員轉化光伏技術成果，圍繞促進光伏技術研發和成果轉化的目標，出臺鼓勵政策，激勵科研人員與企業開展全方位的產學研合作，并在成果評定、成果獎勵等精神層面和物質層面予以肯定，增強科研人員投身于光伏技術成果轉化的積極性、創造性。搭建低碳技術成果轉化平臺，聯合政府、科研院所、企業、NGO建立光伏技術交易市場，舉辦形式多樣的光伏技術成果洽談會、展示會，暢通光伏技術成果轉化和光伏技術產品開發的流通渠道，實現光伏技術成果供需各方的無縫對接，提高技術成果轉化率。建立光伏技術成果轉化融資保障體系，爭取各方資源，探索建立政府投入為引導、企業投入為主體、社會投入為補充、高校扶持為激勵的光伏技術成果轉化資金支撐體系，依托光伏技術發展基金或光伏技術風險投資基金，將光伏技術知識產權轉化為生產力，實現知識供應鏈的良性循環。 四是豐富太陽能光伏技術應用形式。高校應在政府引導和示范下，通過多種措施、多種形式開發和拓展光伏產業的應用領域，鼓勵并支持光伏發電產品應用項目，實施“光伏屋頂”計劃，將適合光伏應用的教學、科研、辦公建筑的樓頂建成光伏屋頂或光伏電站。推進光伏建筑一體化建設，即在建筑圍護結構外表面上鋪設太陽電池組件以提供電力，同時使得太陽電池組件成為建筑的一部分而不影響建筑的整體效果。推廣太陽能半導體照明工程，將太陽能光伏發電、半導體照明技術與景觀、亮化、照明等需求相結合，如江西教育學院昌北新校區建設了太陽能路燈工程，共建有太陽能半導體照明路燈49盞，每盞功率為60W，完全由光伏太陽能發電，每晚照明時間長度約為10－11小時，每年發電約為11267千瓦時。面對全社會推進光伏技術研發應用的良好機遇，高校應秉承科學理念，加大創新力度，突出比較優勢，有序推進太陽能光伏技術的研發應用。#p#分頁標題#e#
