由科學技術部國際合作司主辦、由中華國際科學交流基金會承辦的“首屆中國科技創新國際論壇”于2007年9月15-16日在北京友誼賓館舉行。本屆論壇的主題為“新能源技術創新與政策扶持”。新浪財經獨家圖文直播本次會議。以下為清華大學教授殷志強做《太陽能熱利用科技與產業發展》主題演講。

　　殷志強：尊敬的主席、各位專家、各位同行，我來給大家介紹一下太陽能熱利用科技與產業發展。

　　一，引言。可再生

能源目前在國際上的戰略地位不斷提高，德國和英國通過立法宣布在2020年可再生能源在全部能源結構中占20%。瑞典在未來15年內要結束運油的歷史，在心理和技術上為迎接無油世界做準備。歐盟提出2050年可再生能源中大概占50%。眾多一些研究單位研究未來能源，大體上都差不多，人類的化學能源在2030年達到開采的高峰。未來能源在2050年、2100年，大家都看好太陽能發電，指的是光伏發電，所以大力發展可再生能源是必然選擇。

　　這是2007年4月份國際能源機構的一個報告。到2006年底世界總保有量166兆平方米，中國占了9000萬平方米，占了53.6%。1990年以后，中國成了最大的集熱器的生產跟使用國。世界其他國家發展也很快。但是按照國際上的計算，一千人擁有的太陽能集熱器的面積來算，中國排第十位。這個表里頭，一個是黃顏色的，是總裝量。從2004年，IEA國際能源機構和美國澳大利亞他們共同討論一下，把太陽能集熱器的安裝量每平方米有個折算系數，這樣能把太陽能集熱器和光伏、風能進行比較。可以看到集熱器安裝量比風能發電安裝量大，但是貢獻沒有風力發電大。第二是地熱，主要指深層地熱，不是地表熱供給。光伏分量比較小，光熱發電分量更小。

　　我們國家太陽輻射資源。1971年到2000年30年的平均結果，從國家氣象局一起合作弄到的資料。我們把它分成四個區域。這是太陽能的光譜，太陽的輻射能量照到地球上，能量集中在0.3到3微米的波長，可見光一般在0.4到0.7微米，能夠吸收整個譜的能量。光子波長能量大，波長的電子不能產生電。

　　我們可以分成四個區域。這四個區域，豐富區占了96%，這跟過去的分區名稱有變化。如果跟歐洲相比，我們國家全部的地區都是太陽能資源可以利用的，每年太陽能照到960萬平方公里的中國領土上相當于1.7億萬噸標煤的能量。到一定時候，水電、風電與生物質能的資源利用趨于飽和，而太陽輻射的能量很大，而且持久。

　　二、太陽能熱水器技術的發展。我們國家追溯歷史在1958年，天津大學有12.6平米的太陽能浴室。到1973年世界能源危機，尋求可再生能源，我國在上世紀70年代末起，加大研發與生產太陽能集熱器。1979年前后我國有些單位迎頭研發全玻璃真空管集熱器。

清華大學運用電真空物理的背景，堅持了下來。結構就是一個拉長的暖棚，只不過在內玻璃管上有一層選擇性吸收涂層。

　　清華大學的發明專利就是鋁—氮/鋁太陽選擇性吸收涂層，在世界上開創用單個鋁陰極通過磁控濺射制備紅外低發射率低層、鋁—氮化鋁吸收太陽光的陶瓷薄膜和淡化鋁減反膜三個部分。使用真空管的集熱器可在嚴寒、低太陽輻射下利用，很適合多種氣候。

　　這是一個選擇性吸收涂層的結構，吸收層每層只有10到30個納米，低發射層是到150納米。想要達到科研的水平產量要減一半。

　　第四方面關于太陽光熱發電，這部分我省略，它是將低密度太陽能集中，聚光方法產生高溫介質，推動傳統發電設備產生電能。

　　第五，太陽能熱利用產業的發展。在突破了太陽選擇性吸收涂層的核心技術，通過產學研結合，生產性能價格比較好的介質。

　　2001年到2006年太陽能熱利用產業快速發展。2006年銷售額近300億元，提供就業機會60多萬個。中國太陽熱水器2005年安裝量為世界的77%。真空管型約占世界總產量的90%以上，硼硅玻璃3.3年產量約占世界70%，吸氣劑約占世界95%以上，年約1.9億支真空集熱管用，年約0.9億支顯象管用。大量顯象管都在中國生產，吸氣劑也在中國生產。有三個方面我們已經走在前面。

　　形成配套的產業鏈。3.3的玻璃30萬噸其中用于真空管有28萬噸。真空管鍍膜生產線1000條及配套設備，生產能力為2億支，裝配約2000萬平方米太陽能熱水器，還有配套設備。一些骨干企業做了技術改造，提高了企業的裝備水平和條件。

　　六，核心技術與創新的思考。

　　第一，一個科學技術走到前沿，特別是學術帶頭人，如果走不到前沿，就跟打仗一樣，你都不知道前方陣地在什么地方，恐怕你只能在原地兜圈子。回顧1979年到1982年，當時清華搞的是電鍍，還是采用化學的方式。到1979年到1982年搞了第一次產業化，這種電鍍的方法由于液體對環境不友好，目前世界上這種工藝正在逐漸減少。1980年到1985年進行了真空蒸發技術，當時美國、加拿大以真空蒸發為主，在澳大利亞是建設濺射為主。1983年到現在我們采用的是磁控濺射技術，中間吸收層是鋁—氮/鋁的復合膜。

　　這個創新的過程是這樣的，我很有幸在1982年被邀請到悉尼大學，悉尼大學有一個很重要的專利技術，就是銅和不銹鋼。第一步想辦法提高專業技術的太陽吸收層，我增加一個陰極，也就是增加一個靶，我把它提高到0.95左右。他們用銅做底層，用不銹鋼做吸收層，等于二靶、三靶，做好三個靶以后寫論文沒有問題，如果要搞產業化必須降低成本，必須使設備簡化，如果三個靶可以看到周圍圓圈是玻璃管，只能接受三分之一材料的利用率。所以最好用一個靶，做了二十幾種方案，最后用鋁靶。單陰極是最經濟的，因為既要滿足低層的低發射，金是老大、銀老二、銅老三，第四是鋁。金、銀不可能產生化合物，銀的氧化物在二三百度就升華了。金是真金不怕火來煉。這不是我當初發明的一種先知先覺，而是后來逐漸感覺到后面沒有。

　　現在對于一個大學的老師來說，困難的是科研搞了以后，要不要走到產業化去，只要做一個幾平方米的涂層，做了一些微觀的分析，里頭又有電磁場理論計算，然后就夠了，準備新題目，那時候我是副教授。也包括學校的力量和我的老師，鼓勵要往前走，要產業化。因為我們搞的是應用物理，不是搞理論物理。這樣子我們在1985年做了一代磁控濺射鍍膜機。1991年到了第二代，采用了周期永磁場，這是正交比較強的地方，但是這種陰極做150爐，這個還不行。再開發到第三代，利用旋轉的磁場，這臺東西可以高達800爐，整個又提高了很多。這就是我一直困惑的問題，在這上面花這么大力氣，有的也不是我自己做的。外表面到了第二、第三代就是這種前開門式的。現在發展走第四代，連續鍍膜，提高生產力，降低成本，提高質量。進一步深入機理的研究，實際上表層就是納米結構，但是我從來不提，因為我在上個世紀80年代就知道納米結構，后來什么都是納米了。只能說表面的顆粒大小是納米級的。另外在2004年有一個光電子譜很準確分析下來，我們名義上叫鋁氮鋁，實際是鋁加上鋁的氮氧化物，這并不是我們故意加的。剛才說生產上有問題，所以繼續研究開發。到2003年，AR有了重大進展以后，做出來的膜是0.95。還要研究集熱器的結構，這是1987年申請的專利。

　　我們看到熱水器的應用，東邊是北京，西邊是拉薩，北邊到漠河，南邊到海南三亞。三亞現在有兩家五星級酒店，他們應用了集熱器。首先是喜來登酒店，晴天獲得150噸熱水，旁邊是萬豪酒店。再就是清華附中。

　　實驗的硬軟條件，儀器與設備水平，如果沒有足夠好的儀器和足夠好的設備是很難做工作的。我在悉尼大學有這樣的儀器，而且全部開放，全部讓你操作。他把理學大樓鑰匙給你，實驗室鑰匙給你。人要有理、化基礎與動手能力。我現在在清華大學研究生也帶、本科生也帶，目前大學生培養在動手能力不如以前，為什么不如以前呢？我帶一個學生，他把圖烘烤烘烤，烘箱斷電了，急得他一天都沒辦成，其實就是保險絲斷了。真正的葉片的核心設計技術我們國家還缺，一般玩計算機的那都不算數。

　　產學研結合。開始原創所花的時間并不多，我就是做一個方案，重點突破的時間也不過幾天時間，當然很興奮。可是實際上后面就不是幾天，也不是幾年，可能要十年、十五年，而且這是要靠大家來做的，不是一個人就能做完的。花時間要多，還得要團結人，現在我們講的和諧。科技人員必須跨出這一步，使得科研成為實際的第一生產力。

　　創造制度尚不完善。

　　我還注了兩點。檢驗周期，全生命周期能量效益分析。

　　太陽能從補充能源過渡到替代能源任重道遠。

　　謝謝。