在未来50年里，能源和环境对地球与人类社会的发展有着至关重要的影响。近日，中国科学院院士、中国科学院上海技术物理研究所研究员褚君浩指出，在过去100年间，地球已经历了温度上升、人口增加、二氧化碳排放等诸多环境问题。

　　在未来相当长的一段时间里，低碳技术、无碳技术和去碳技术将是解决地球能源问题的出路。“目前全球太阳能光伏电池研发效率正在不断提高，全球正在掀起高效、低成本太阳能电池研发的浪潮。”褚君浩说。

　　探寻解决能源问题的出路

　　褚君浩在“2019年清洁电力国际工程科技高端论坛”上表示：“北冰洋、格陵兰岛的冰山正在慢慢融化，而且有计算数据显示，一旦格陵兰岛的冰山全部融化，地球的海平面将整体升高约7.2米，上海市将完全被淹没。”

　　与此同时，地球的化石能源储量正日益减少。相比之下，用之不竭的太阳能受到了全球研究界的高度重视。“曾有人计算过，如果在中国十分之一的荒漠与沙漠上放置太阳能电池，所发出的电量相当于2007年中国全年的用电量。”褚君浩说。

　　在此情形下，积极发展低碳技术自然被列入各国发展的议程之中。低碳技术包括减碳技术，即煤的清洁高效利用等；无碳技术，即核能、太阳能、风能、生物质能等；去碳技术则是将二氧化碳捕获埋存。褚君浩指出：“在未来相当长一段时间里，这三个领域是解决能源问题的出路。既要发展煤炭的高效清洁利用、LED照明、节能减排等，又要发展多种形式的可再生能源技术，再加上二氧化碳的捕获与埋存，从各个方面积极解决人类面临的能源问题。”

　　太阳能电池的发展未来可期

　　目前，全球太阳能光伏电池研发效率正在不断提高，最高的多级电池效率约为46.1%，单晶硅电池为26.7%，多晶硅电池为22.3%。

　　褚君浩说：“当然，实验室的电池效率比较高，做成组件后效率比较低，这是可以理解的。将来组件的效率会向实验室效率靠拢，实验室的效率也会进一步提高。”

　　他指出，中国企业在第一代硅级电池如单晶硅、多晶硅领域做得比较好。目前第二代电池为薄膜电池包括非晶硅电池、砷化镓电池，第三代电池也以薄膜为主，已经可以实现高效率与低成本。

　　“那么，这些电池将来会发展成什么样？这得看它们的效率、成本、寿命，以及以后能不能走入市场。当然并不是第二代电池要把第一代‘打倒’、第三代电池把第二代‘打倒’，而是应当互补。就像一个人需要裤子、帽子等各种服饰，不同的电池有不同的用处。将来薄膜电池、晶硅电池可以共存，在不同的场景下可以采用不同的电池。”

　　晶硅电池是目前使用最多的太阳能电池，占据全球市场份额的90%，且还有上升的空间。薄膜太阳能电池正处于研发阶段，在材料、器械等方面仍有上升的空间。

　　“现在比较典型的电池为非晶硅电池，我认为这种电池将来有很大的用处。砷化镓电池的效率特别高，超过30%；砷化镓电池在许多行业都可以使用，比如无人驾驶汽车、太阳能空间电站等均需要这种高效率电池。”褚君浩说。

　　他认为，钙钛矿电池也发展得非常迅速，短短几年里效率上升到20%，将来也是很有前途的一种新型电池。“目前华东科技大学发明了一种印刷钙钛矿电池的好办法，非常方便。如果印刷的方式能将电池效率提升至15%并实现量产，今后钙钛矿电池将很有市场。”

　　此外，还有许多新的电池技术，如等离子技术、量子剪裁技术等，都能在太阳能电池上得到应用，全世界已掀起高效、低成本太阳能电池研发的浪潮。

　　“今后物联网都可以使用太阳能电池。能源互联网也是将来非常重要的发展方向，为可再生能源能源的发展、电网的利用，以及解决人类能源环境问题等都提供了一种新的思路和方法。”褚君浩说道。

　　个人名片

　　褚君浩，半导体物理和器件专家，华东师范大学教授。1945年3月20日生于江苏宜兴。1966年毕业于上海师范学院物理系，1981年和1984年先后获中国科学院上海技术物理研究所硕士、博士学位。曾任红外物理国家重点实验室主任。2005年当选为中国科学院院士。

　　现任中国科学院上海技术物理研究所研究员、博士生导师，中国科学院上海技术物理研究所学位委员会副主任，SCI期刊《红外与毫米波学报》主编，华东师范大学信息科学与技术学院院长，兼任上海市科协副主席、中国光学工程学会常务理事。

　　长期从事红外光电子材料和器件的研究，开展了用于红外探测器的窄禁带半导体碲镉汞（HgCdTe）和铁电薄膜的材料物理和器件研究。提出了HgCdTe的禁带宽度等关系式，被国际上称为CXT公式，广泛引用并认为与实验结果最符合；建立了研究窄禁带半导体MIS器件结构二维电子气子能带结构的理论模型；发现HgCdTe的基本光电跃迁特性，确定了材料器件的光电判别依据；开展铁电薄膜材料物理和非制冷红外探测器研究，研制成功PZT和BST铁电薄膜非制冷红外探测器并实现了热成像。

　　近年来从事极化材料和器件以及太阳能电池技术研究。曾经获得国家自然科学奖3次、部委级自然科学奖或科技进步奖12次。出版中英文专著3本。发表论文五百余篇。荣获全国首届创新争先奖章、十佳全国优秀科技工作者、上海市科普创新杰出人物奖等多项奖项。