可再生能源取代化石能源是公認(rèn)的能源轉(zhuǎn)型方向；而施正榮、朱共山提出的“硅基能源將取代碳基能源”這一觀點(diǎn)，存在爭議。

硅基能源是一個新詞，尚無準(zhǔn)確公認(rèn)的定義。廣義來說，它是指以硅為原材料（介質(zhì)）產(chǎn)生的能源產(chǎn)品，與煤炭、石油、天然氣等富含碳元素的能源產(chǎn)品相對應(yīng)。狹義來說，硅基能源主要是指以晶硅電池為主的光伏發(fā)電。

在近日舉行的第十五屆（2021）SNEC全球光伏大會上，大會執(zhí)行主席、協(xié)鑫集團(tuán)董事長朱共山表示，“碳中和”正在催生一場硅基能源取代碳基能源的清潔能源替代革命。能源轉(zhuǎn)型的實(shí)質(zhì)，是以硅能源為代表的清潔能源，替代傳統(tǒng)的碳能源。

朱共山提出上述觀點(diǎn)的論據(jù)是：與煤炭、石油、天然氣等碳基能源日漸枯竭相比，硅基能源的有效利用才剛剛開始。硅是除了氧氣之外，地殼表層最為常見的元素，廣泛存在于巖石甚至是普通的沙粒之中，而且硅的性能穩(wěn)定，提純技術(shù)成熟，可作為光伏和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的火車頭，成為未來能源的主力軍。

在朱共山發(fā)表上述論述前，澳大利亞國家科學(xué)和工程技術(shù)院院士、上海電力大學(xué)教授、原無錫尚德董事長施正榮已提出過類似觀點(diǎn)。在此次大會上，施正榮再次稱，以化石能源為代表的碳基能源將轉(zhuǎn)向以光伏為代表的硅基能源。

施正榮表示，光伏發(fā)電所用的晶體硅技術(shù)經(jīng)過了20多年的發(fā)展，技術(shù)、人才、設(shè)備、供應(yīng)鏈、資本、市場方面已形成非常完整的體系，未來是硅基能源的時代。同時，光伏制氫將開拓高效清潔智能的能源發(fā)展新路徑，光伏與儲能的結(jié)合是未來智能城市特征之一。只要將硅基能源與儲能技術(shù)、綠色建筑和物流交通等相結(jié)合，便可使電力像Wi-Fi一樣免費(fèi)且便利。

硅基能源的源泉是太陽，太陽能自然取之不竭。從硅元素的特點(diǎn)上來看，硅基能源的確大有可為。硅在地球中的含量僅次于氧，排行第二。硅不僅廉價易得，還具有良好的導(dǎo)電功能，是各種半導(dǎo)體中應(yīng)用最廣的一種。硅元素提純技術(shù)成熟，制作成本低，如今硅的提純度可以達(dá)到99.999999999%。

從光伏產(chǎn)業(yè)的歷史來看，基于硅材料的光伏電池并不是唯一選擇。光伏電池能量轉(zhuǎn)換的原理是光生伏特效應(yīng)，它是指半導(dǎo)體在受到光照射時產(chǎn)生電動勢的現(xiàn)象。1839年，法國科學(xué)家Alexandre Edmond Becqurel發(fā)現(xiàn)，光照能使半導(dǎo)體材料的不同部位之間產(chǎn)生電位差，若用導(dǎo)線將不同部位連接起來，則有電流輸出。這種現(xiàn)象后被稱為光生伏特效應(yīng)。

最早的光伏電池是科學(xué)家們在19世紀(jì)末發(fā)明的固態(tài)硒電池，當(dāng)時的光電轉(zhuǎn)換效率僅有1%。美國貝爾實(shí)驗(yàn)室D.M.Chapin，C.S.Fuller和G.L.Pearson等人在1954年研制出了第一個無機(jī)單晶太陽能電池，其光電轉(zhuǎn)化效率為6%。此為現(xiàn)代硅基光伏電池時代的開始。

也是在1954年，在玻璃上沉積硫化鎘薄膜制成的第一塊薄膜太陽能電池誕生了。在那之后，科學(xué)家們還研制了砷化鎵（GaAs）、砷鋁化鎵（GaAlAs）、碲化鎘（CdTe），以及基于硅材料的其他多種薄膜太陽能電池。

施正榮在預(yù)言硅基能源時代將來臨之前，曾潛心研究薄膜太陽能電池。施正榮于1991年在澳大利亞新南威爾士大學(xué)獲得博士學(xué)位，其博士論文以多晶硅薄膜太陽電池技術(shù)為主題。

在半個多世紀(jì)的時間里，薄膜太陽能電池和硅基光伏電池各有發(fā)展，沒有哪種技術(shù)路線完全勝出。直到最近兩三年，以高純度硅材料作為主要原材料的晶體硅太陽能電池，成為了當(dāng)前唯一的主流光伏電池，量產(chǎn)單晶硅電池最高轉(zhuǎn)換效率在22—23%之間。

德國弗勞恩霍夫太陽能系統(tǒng)研究所(Fraunhofer ISE)所長Eicke R.Weber教授在此次SNEC全球光伏大會上表示，基于硅材料的電池現(xiàn)在占到了光伏電池總產(chǎn)量的95%以上。硅基光伏電池的技術(shù)仍在不斷發(fā)展和進(jìn)步，預(yù)計(jì)將會實(shí)現(xiàn)30%的轉(zhuǎn)換效率。

半導(dǎo)體材料專家、中國科學(xué)院院士楊德仁給出的數(shù)據(jù)是：基于硅材料的光伏電池已占到光伏電池市場的97.5%。楊德仁在此次SNEC全球光伏大會上說，目前的硅基光伏電池與其1956年誕生之初的技術(shù)沒有根本區(qū)別，這是太陽能電池最簡單的模型。對于施正榮提出的硅基能源概念，楊德仁未置可否。

在利用太陽生產(chǎn)能源的領(lǐng)域，并不僅存在光伏一種技術(shù)路線，還包括光熱發(fā)電技術(shù)。光伏發(fā)電是利用半導(dǎo)體界面的光生伏特效應(yīng)將太陽能直接轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔埽还鉄岚l(fā)電是將太陽能先轉(zhuǎn)換為熱能，再將熱能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，最終轉(zhuǎn)換為電能。

光熱發(fā)電的核心材料（介質(zhì)）幾乎與硅材料無關(guān)。無論是在中國還是全球，光熱發(fā)電的產(chǎn)業(yè)成熟度遠(yuǎn)落后于光伏，但并沒有被拋棄。

光熱發(fā)電項(xiàng)目能夠借助儲熱系統(tǒng)存儲熱能，提高系統(tǒng)發(fā)電的穩(wěn)定性和可靠性，其電力輸出穩(wěn)定，具有調(diào)峰調(diào)頻能力，對電力系統(tǒng)更友好。光熱發(fā)電主要有槽式、塔式、碟式（盤式）、菲涅爾式四種系統(tǒng)。

在五、六年前，光熱和光伏還處于同場競技的狀態(tài)。2014年9月國際能源署發(fā)布的太陽能發(fā)電路線圖認(rèn)為，到2050年，光伏、光熱發(fā)電將占全球發(fā)電總量的16%及11%。

美國和歐洲的光熱技術(shù)在全球領(lǐng)先。中國在扶持光伏產(chǎn)業(yè)的同時，也在補(bǔ)貼推動光熱技術(shù)的發(fā)展。2016年9月，國家能源局啟動首批20個光熱發(fā)電示范項(xiàng)目建設(shè)，總計(jì)裝機(jī)容量近135萬千瓦。這20個示范項(xiàng)目中包含9個塔式，7個槽式和4個菲涅爾式系統(tǒng)。

如今，光熱由于技術(shù)不成熟、成本居高不下等原因，被光伏產(chǎn)業(yè)遠(yuǎn)遠(yuǎn)拋在了后面。中國《太陽能發(fā)展“十三五”規(guī)劃》的目標(biāo)是，到2020年底光熱發(fā)電裝機(jī)容量達(dá)到5000兆瓦。截至目前，中國僅建成光熱發(fā)電項(xiàng)目520兆瓦，但已位居全球第四位。據(jù)光熱發(fā)電媒體CSPPLAZA統(tǒng)計(jì)，2019年全球光熱發(fā)電建成總裝機(jī)容量6451兆瓦，同比增長6.29%。

光伏在全球的發(fā)展都處于快速增長的態(tài)勢。據(jù)國際能源署統(tǒng)計(jì)，截止2020年底，全球累計(jì)光伏裝機(jī)760.4GW。有20個國家的新增光伏容量超過了1GW。其中中國、歐盟和美國分別以48.2GW、19.6GW和19.2GW位列全球前三。

盡管發(fā)展緩慢，但中國等諸多國家仍在推動光熱的發(fā)展。國家能源局新能源和可再生能源司新能源處處長邢翼騰今年5月公開表示，在“十四五”期間將繼續(xù)支持在青海、新疆、甘肅、內(nèi)蒙古等資源優(yōu)質(zhì)區(qū)域，建設(shè)一定規(guī)模的光熱發(fā)電項(xiàng)目，發(fā)揮光熱發(fā)電的調(diào)節(jié)作用和系統(tǒng)支撐能力，保障光熱發(fā)電產(chǎn)業(yè)能夠接續(xù)發(fā)展。

因此，從整個太陽能產(chǎn)業(yè)來說，硅基光伏仍不能說已沒有對手。在太陽能發(fā)電行業(yè)之外，風(fēng)電、生物質(zhì)能等其他可再生能源也具有較大的發(fā)展?jié)摿?，硅基能源并不會成為接替化石能源的唯一主力軍?/p>

“我不支持某類可再生能源將一家獨(dú)大的觀點(diǎn)?！眹覒?yīng)對氣候變化戰(zhàn)略研究和國際合作中心首任主任、中國能源研究會常務(wù)理事李俊峰李俊峰對《財經(jīng)》記者說，能源革命的兩大支柱是提高能效和發(fā)展可再生能源，未來的能源產(chǎn)業(yè)也不會是僅發(fā)展可再生能源。

不過，光伏產(chǎn)業(yè)的大多數(shù)人士都認(rèn)為，光伏將超越風(fēng)電等其他可再生能源，成為接替化石能源的第一主力。硅料龍頭企業(yè)通威集團(tuán)董事局主席劉漢元在此次全球光伏大會上表示，光伏發(fā)電資源充足，轉(zhuǎn)換效率相對最高，將會占據(jù)未來可再生能源來源的60%-70%，甚至更高；風(fēng)力發(fā)電占據(jù)20%左右；剩余的10%，由水電、生物質(zhì)發(fā)電和核電等發(fā)電方式組成。