“博秀現象”解讀:1.5個百分點意味著什么
2月8日,寧晉縣城晶龍光伏產業園區第二車間。 4臺嶄新的進口新型濕法刻蝕機安裝調試完畢,靜候啟動運轉的指令。一個升級版太陽能光伏電池量產的帷幕將在這里拉開。按照訂單要求,首批新產品將在四五月份下線。 這個新產品就是博秀。2013年8月20日,晶龍實業集團晶澳太陽能公司研發的博秀P型單晶太陽能電池光電轉換效率達20.5%,獲得德國弗勞恩霍夫太陽能系統研究所的獨立認證,成為156P型單晶硅電池片的業界新標桿。 而在晶龍實業集團有限公司董事長兼總經理靳保芳看來,這不僅僅是一紙研發成果證明,其意義更在于晶龍向著光伏發電平價上網的目標又近了一步。“20.5%的光電轉換率高出目前同行業先進標準1.5個百分點,意味著光伏發電度電成本可再降10%左右。” 光電轉換率哪怕提高0.1個百分點,都是重大技術突破 “博秀,意為博采眾長,達到優秀。”參與博秀研發的技術負責人之一、晶龍實業集團晶澳(揚州)太陽能科技有限公司副總經理宋鋒兵博士解釋說,博秀的研發成功,得益于多種創新技術的疊加。 提高光電轉換率,是光伏產業皇冠上的明珠,更是一個艱難的研發過程,哪怕0.1個百分點的提高,都被視為重大的技術突破。 然而,晶龍對一道世界難題的攻克,竟然將光電轉換率提高了1個百分點,全球光伏行業為之轟動。 業界長期以來存在著一個困擾,就是P型晶硅太陽能電池在光照10小時后,會產生光電轉換效率衰減問題。晶龍實業集團副董事長兼首席技術官任丙彥教授率領科研團隊,經過上千次試驗,終于發明了用鎵代替硼來解決光衰的技術,應用到博秀的生產過程中,能夠平均消除6%的光衰,相當于效率提高1個百分點。2012年,這一技術獲得中國和美國兩個發明專利。 參與博秀研發的,主要是一個以學術帶頭人為主、共計七八百人的技術團隊,但并不一味迷信技術權威。在這里,哪怕你只是一個剛出校門的技術新兵,只要能拿出科學有力的實驗數據,研發成果一樣會得到尊重。 太陽能電池是一個對光有感應并能轉換成電力的器件。電池片上的副柵線用來引導電流,主柵線用來收集匯總副柵線的電流。理論上,太陽能電池表面的主柵線越多,則吸收電子越多,但采光面積越小,研究方向就是兩者之間取平衡。2012年,年僅27歲的技術員趙永樂提出了一個大膽的想法:用4根主柵線代替常規的3根。可是,新的問題是主柵線增了,如何不減采光面積?隨后,晶龍另一名年輕的技術員,嘗試主柵分段工藝,將主柵中間用細線連接,做到既可以增加電子的吸引,也可增加采光面積。兩種技術融合應用,將光電轉換率又提高了0.2個百分點。 博秀的研發平臺很寬廣,因為它并不局限于封閉的實驗室,而是全員創新的結晶。 令晶龍實業集團硅片制造部經理陳軍濤頗為自豪的,是他們自主研發的“超薄片切割法”對博秀的貢獻。該部門首次采用90微米切割鋼線,切出180微米厚的單晶硅片,開創線切領域先河,技術上領先同行5微米。博秀以更薄更高質量的硅片做基礎材料,將光電轉換率又提高了0.1個百分點。 持續提高光電轉換率,讓“貴族電”變成“平民電” 歷時3年,投資1.2億美元,研發博秀的確很“燒錢”。 近兩年來,光伏產業深陷寒冬,歐美實施“雙反”,光伏企業虧損、裁員、破產、倒閉的消息不絕于耳,銀行紛紛抽貸。一向財大氣粗的光伏企業第一次體會到了缺錢的滋味。 但靳保芳堅持“再窮也不能窮技術”,無論經營處境有多難,研發一刻也不能停。 2013年,晶龍資金鏈一度緊張,明確規定減少不必要的支出,能省的錢盡量省。可就在這時候,因研發生產博秀的需要,晶澳要從德國進口4套新型濕法刻蝕機,報價6000萬元。這對于手頭正緊的公司來說,是筆不小的開支。帶著忐忑的心情,報告打上去了,沒想到第二天董事會就批準了。靳保芳說,用于技術創新的資金,要多少給多少,決不含糊。 博秀,把晶龍推向了光伏行業領先技術的制高點。但它并非橫空出世,而是在持續提高光電轉換率的研發接力賽中,最新一棒的成績單。 光伏發電,就是把陽光轉化成電能,與燃煤發電相比,綠色、環保、無污染,但因成本高,一直沒能在國內大規模應用,大都出口到有政府補貼的國家。 靳保芳有個觀點,認為“貴族電”是光伏產業不成熟的表現,而靠國外一些國家的補貼生存,這個錢賺得不安穩,難持久。他的理想是,要把太陽能發電從“貴族電”變成“平民電”。實現這一目標,一條最關鍵的路徑,就是提高光電轉換率。因為光電轉換效率每提高1個百分點,度電成本就可降低5%—7%。 帶著責任和憂患,晶龍的創新接力開始了—— 2006年,單晶硅太陽能轉換率僅為15%。 2007年,光電轉換效率實驗數據突破17.77%,但這也只是“國內領先,國際一般”。 2010年6月9日,晶龍“賽秀”通過認證并開始批量生產,成為世界上第一個正式公布并得到權威認證的轉換效率達18.5%實現可量產的技術項目。 手捧著沉甸甸的證書,晶龍科研團隊的目光又投向了下一個目標:光電轉換率突破20%。 積小步,至千里。3年后,經過1000多個奮戰的日日夜夜,完成一個又一個0.1個百分點的突破,博秀終于跑完最新的一棒,一舉把光電轉換率提高到20.5%。 “我判斷,今后研發創新的速度如果像近幾年這樣快,技術突破的臨界點就在2020年。到那時,可以不要國家一分錢補貼,光伏發電就能夠平價上網。”靳保芳目光中充滿憧憬。 實現低成本量產,打通產業化道路上的“最后一公里” 宋鋒兵還有另外一個身份,就是晶澳(揚州)太陽能科技有限公司工藝總監。 “這是一個為技術轉化提供服務的角色,是一個工藝流程的設計者。”宋鋒兵這樣定位自己:負責讓技術創新成果走出實驗室,轉化為切實可行的生產工藝,并最終實現產業化大規模生產。 在靳保芳看來,設置工藝總監,最重要的任務就是打通實驗室創新成果實現產業化的“最后一公里”。“可別小看這一公里,它是博秀產品降低成本、保持高轉換率、取得市場競爭力的關鍵因素。” 光伏電池的實驗室轉換效率不等于其產業化的轉換效率,通常情況下,后者要低一些。“實驗室產品配合生產線設備進行大規模量產,并在產業化中穩定保持其轉換效率和產品品質,是光伏企業的重要競爭力。”任丙彥說,博秀電池的創新之處,在于將高精尖的創新技術以20.5%的轉換效率應用在大規模生產中。 但是,把高效率融進產業化生產仍然不是最高目標,更為關鍵的是實現低成本量產。當前在業界,量產高效太陽能電池仍是一大難題,首先,不一定大家都能生產出來,其次是生產出來的性能也不一定穩定,還有,即使產品性能穩定,但居高不下的成本,會成為量產的最大障礙。 目前,世界產業化生產太陽能電池最高轉換率紀錄的保持者是美國的Sunpower公司,其太陽能電池轉換率高達24.3%,但它并不是行業最賺錢的企業。“原因是Sunpower生產的太陽能電池工序繁復,一片電池生產需要經過30多個工序,產生的人工和設備成本很難降下來,產業化生產成本高昂。”任丙彥分析。 如此看來,工業品產業化的手段必須是相對簡單、高效的,只有這樣才能有效降低成本,最終實現大規模應用。而這一點,對于目前成本較高的太陽能發電來說尤為重要。 “我們可以驕傲地說,博秀太陽能電池做到了這一點,生產工藝優化到只有7—8個工序步驟,完全可以做到高轉換率前提下的低成本量產!”靳保芳頗感自豪。 一個技術成果,帶來一個發展拐點,光伏產業新時代將由此開啟! |
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