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華晟新能源王文靜:光伏的正念、執(zhí)念與雜念

2024-08-12 18:13
趕碳號
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首先要說明,這個標題是趕碳號在對王文靜老師訪談之后的總結和感受,并非出自任何人的授意。所謂正念,源自佛教禪修,在心理學中,則是指將注意指向當下目標而產生的意識狀況,且不加評判地接納此時此刻的各種經歷或體驗。所謂執(zhí)念,就是執(zhí)著的念頭,它源自于人們對某些人或事物持久的、‌難以割舍的情感依戀和追求,可以表現(xiàn)為對過去的懷念、‌對未來的期待,‌或是對于某個特定目標的堅持不懈。所謂雜念,就是不純正的想法。

在趕碳號看來,當下的光伏,真的需要多一些推動行業(yè)生態(tài)健康發(fā)展的正念,少一些閉門造車、獨占市場的執(zhí)念,同時也要摒除一些矛盾與紛爭的雜念。

王文靜 華晟新能源 首席科學家

光伏行業(yè)的魅力,就在于這個行業(yè)始終充滿著變化,而且會獎賞那些勇敢擁抱變化的創(chuàng)新者們。當然,創(chuàng)新很難,布滿著陷阱、荊棘與挑戰(zhàn)。異質結這條路很難走。徐曉華說,難走的路,才是有價值的路,才是一條正確的路。

今年是華晟新能源成立的四周年。四年時間,即使對于年輕的光伏行業(yè)來說,也不算長。但對于華晟、對于異質結電池技術來說,卻意義非凡。短短四年中,華晟第一次讓異質結電池這個行業(yè)從小到大,真正實現(xiàn)了產業(yè)化。王文靜作為華晟的首席科學家,在其中感悟良多。

王文靜

中國科學院電工研究所研究員、博士、博士生導師,太陽電池技術研究室主任,中國可再生能源學會理事,中國可再生能源學會光伏專業(yè)委員會理事,中國標準化學會光伏專業(yè)委員會委員。

1991年至1994年在中科院長春物理所攻讀博士學位,從事光電顯示器件研究。

1994年至1996年在中科院化學所進行博士后研究,研究內容為分子反應動力學。

1994年至2005年,進入北京市太陽能研究所,此后一直從事太陽能電池的研究,曾任光伏研究室主任、總工程師、副所長、副總經理、公司董事等職,并任國家新能源工程研究中心副主任兼首席科學家;北京市光電研究中心主任兼首席科學家。從2003年開始從事異質結太陽電池的研究工作,一直持續(xù)至今。

1999年至2002年赴美,先后在美國紐約州健康署Wadsworth中心、美國Ohio州Toledo大學物理與天文系任職,主要從事非晶硅太陽電池的研究。

2005年至2022年,進入中科院電工所,任研究員、研究室主任、院重點實驗室副主任。

2020年8月,加入安徽華晟新能源科技股份有限公司,擔任首席科學家,從事異質結技術研發(fā)與產業(yè)化探索的深入研究。

01頭部企業(yè)的執(zhí)念

趕碳號:異質結電池目前之所以還沒有成為一條主流技術路線,就在于晶科、天合、隆基、晶澳等巨頭還沒有大舉入局。異質結技術賽道,會不會在華晟闖出一條路、異質結電池完全產業(yè)化以后,大企業(yè)們是否會一擁而上,收割紅利?

王文靜:

大企業(yè)進異質結電池賽道是有可能的,因為他們資金雄厚。但是,大企業(yè)全面進軍異質結其實也有一個問題,就是這些企業(yè)已經具有非常大規(guī)模的PERC和TOPCon電池的產能,導致其轉向不兼容的、全新的異質結電池賽道的沉沒成本將會很高,現(xiàn)有產能都得減記。

比如說,一家企業(yè)有50GW的PERC電池產能,還有20GW的TOPCon電池產能。如果這家頭部企業(yè)真要想在異質結電池賽道取勝,一次性地把這70、80GW的產能減記掉,那么這家企業(yè)一定會傷到元氣。所以說,大企業(yè)想要轉頭,迅速完成技術路線切換,其實并不容易。

趕碳號:

光伏在產業(yè)規(guī)模擴大以后,其周期特征就是,在上一輪成就你的,這一輪往往就成了沉重的負擔,比如PERC電池,比如一體化產能布局的企業(yè),未來可能也會包括TOPCon電池。相反來說,那些在PERC電池上沒把握住機會的、或者在一體化布局上晚了半步的,現(xiàn)在反而吃到了紅利。大企業(yè)怎么才能平抑這種周期呢?

王文靜:

每一次技術轉型,對于大企業(yè)來說,造成的傷害其實都是非常嚴重的。像有的頭部企業(yè),巔峰時期能擁有千億以上的市場價值,現(xiàn)在也大幅縮水了。也就是說,大企業(yè)想要轉型,他沒辦法快起來。所以,在光伏行業(yè)從來就不存在所謂的大而不倒,這個行業(yè)老大很難做,各領風騷三五年。

趕碳號:光伏產業(yè)發(fā)展變化很快,一念之間往往就決定企業(yè)興衰成敗。作為華晟的首席科學家,你怎么看頭部企業(yè)之間在研發(fā)上的較量?王文靜:

異質結電池技術是一個開放的生態(tài),我們一直歡迎更多的企業(yè)來參與其中。這是因為只有共同創(chuàng)新,不斷降本提效,異質結技術才能成為主流技術路線。

但是,有一些頭部企業(yè)并不這樣認為。比如,有的企業(yè)研發(fā)能力非常強,但是往往采取閉門研發(fā)的策略。

在過去一段時間,在硅片環(huán)節(jié)進步速度很慢的領域,采取這種研發(fā)策略被證明是非常成功的。但是,我個人認為,太陽能電池產業(yè)的這個環(huán)節(jié)不太一樣,技術研發(fā)的特點也不一樣。

以異質結技術為例,需要企業(yè)、研究機構相互合作,才可能推動這個行業(yè)的進步。華晟認為,如果只是一個孤勇者,其實很難成功,必須要有產業(yè)鏈配套,必須集團軍作戰(zhàn),才可能成功。有一家甚至幾家核心企業(yè),周邊有設備廠商、材料廠商,還有相應的資本提供支持,以及支持你的地方政府,還要有做工藝研究的機構、國際上的科學家等等,所有人共同努力。

現(xiàn)在,一家公司在研發(fā)上能投入幾十億就已經很牛了,但一項光伏技術要幾百億上千億的投資,才能讓它真正產業(yè)化。幾十億對于一項技術成熟、落地和產業(yè)化應用而言,遠遠不夠。

有的企業(yè)研發(fā)體系在理念上仍然停留在那種老派的模式。他們總認為,我研發(fā)出來的東西就是我一個小團隊搞成的,要和設備供應企業(yè)簽訂協(xié)議:第一,任何信息你都絕對不能對外透露;第二,你的設備不能賣給別人,只能賣給我,至少你在一定期限內,只能跟我一塊開發(fā),也只能賣給我。

這種研發(fā)模式,如果是做一個小發(fā)明、小配方,或某一個化工品,是完全可行的。但是對太陽能電池來說,不管是異質結技術還是TOPCon技術,都是兵團式作戰(zhàn)的時代,這種研發(fā)理念肯定不行。因為你對別人封閉,別人也會對你封閉。高墻一旦豎起來,企業(yè)就只能在自己的小天地里,和有關系的幾個小供應商一起玩。這些供應商的資金、技術都是相對有限的。

舉個例子,像TOPCon電池的LECO技術,并不是中國人創(chuàng)造的,而是德國人發(fā)明的,最終中國企業(yè)把它用了起來。這一家企業(yè)做激光,那一家企業(yè)做漿料,還有不同的人做設備、做機理研究,整個產業(yè)的廠商共同推動。所以LECO一上來,就迅速得到普及,一上就是幾百GW。包括異質結也同樣如此,實驗室里的東西,在產業(yè)化時其實有很多東西都要改造的,必須要開放。02異質結會不會打專利戰(zhàn)

趕碳號:

最近在TOPCon技術領域正發(fā)起一場專利戰(zhàn)。一些企業(yè)認為,不尊重知識產權,是這一輪光伏同質化內卷的重要原因。華晟在異質結專利方面,有怎樣的布局?

王文靜:

第一,華晟在專利上被別人“卡脖子”的風險是比較小的。2011年以前,只有日本三洋一家在做異質結,沒有別的企業(yè)。為什么呢?因為你只要研究,就會受制于三洋公司的基礎專利,它有幾百項到上千項專利。然而,異質結電池的基礎專利在2011年過期了。所以,三洋不大可能來和我們打專利戰(zhàn)。

第二,國內的異質結技術實際上已經遠遠超越了三洋。三洋當年做得最好的技術,就是異質結的第一代技術,雙面非晶鈍化結構。單面微晶、雙面微晶鈍化結構的電池,都是在2011年由我們中國科學家提出來的。也就是說,異質結電池許多新技術的原創(chuàng)、基礎,是在中國科學家手里做出來的。

由此,異質結技術目前沒有非常致命的卡脖子專利壁壘。當然,后來在不斷產業(yè)化過程中,華晟也在申請,包括邁為、通威等等也都在申請。這些專利主要用于自我保護。我認為將來打異質結的專利戰(zhàn)的可能性并不大。

專利保護是一把雙刃劍,它一方面保護了發(fā)明人的智力成果與資金投入,但同時也限制了技術的快速推廣。中國光伏產業(yè)在某種程度上是因為沒有過于嚴苛的專利限制,才能發(fā)展到今天,領先于世界。假如我們有很強的專利壁壘,中國光伏產業(yè)不一定能有今天這樣領先于世界的規(guī)模和體量。

以PERC、TOPCon電池為例,這些專利的原創(chuàng)可能是一家公司提出來的,但全面產業(yè)化是靠全世界的科學家、產業(yè)界和資本投入共同推動才實現(xiàn)的。整個產業(yè)鏈上的企業(yè)一起努力、全行業(yè)大規(guī)模共同參與,才得以實現(xiàn)。

異質結技術開始時也是很封閉的,包括鍍膜等等,都有不同的技術和工藝。這些技術都是從原來的薄膜電池轉移過來的,這種技術創(chuàng)新模式就不可取。但是現(xiàn)在,異質結的生態(tài)其實已經變了,行業(yè)內部交流非常頻繁。正是由全球的資本加上全球的智力,加上全球的制造能力,共同促成了異質結的發(fā)展。只有這樣,異質結才能和以TOPCon電池為代表的主流電池技術競爭。

所以,從更長遠的發(fā)展維度來看,我并不認為專利戰(zhàn)是一件好事。專利保護,可能對于知識產權來說是一種保護,但它不該形成一種壟斷。專利保護的目的應該是鼓勵創(chuàng)新,而不是為了惡意競爭和打壓。過激的專利戰(zhàn)對于整個行業(yè)生態(tài)來說未必是好事。

03

異質結的上升曲線

趕碳號:

異質結電池效率提升的速度很快,但TOPCon電池的提升也不慢。更關鍵的是,因為TOPCon技術成熟的產業(yè)生態(tài)決定降本速度比異質結技術要快很多,這可能是人們對于異質結技術信心不那么足的一個原因。你怎么看這個問題?

王文靜:

目前,異質結、TOPCon兩大技術路線處于你追我趕的這樣一個階段。

早年異質結電池產業(yè)化的時候,在2010年前后,電池的產線平均效率是22%,那時常規(guī)電池只有16-18%這樣的效率水平。那時的常規(guī)電池,是早期的鋁背場電池。后來PERC電池、TOPCon電池相繼出現(xiàn),他們都是在一條基本的技術路線之上做一些修改或者加法,從而往上提升,到今天的TOPCon達到一個極致,產線平均效率在25%左右(國際標準),相應的異質結電池的產線平均效率也達到了稍高一些的水平,在25.5%左右。

異質結技術在不斷進步,TOPCon技術也在不斷進步,F(xiàn)在,以實驗室最高效率來講,兩者已經比較接近了。下一步,兩大技術路線的競爭會怎樣呢?我認為,異質結電池采用雙面鈍化,它的理論效率是29.2%,這是非常高的。現(xiàn)在硅基太陽能電池的實驗室最高效率是26.81%,這是由異質結電池創(chuàng)造的。雙面TOPCon電池的理論最高效率28.7%,單面TOPCon電池的理論最高效率是27.1%,由于目前產業(yè)化的TOPCon電池是單面鈍化的,因此和異質結電池的29.2%的理論最高效率還差兩個百分點,F(xiàn)在,TOPCon電池真正被國際測試機構認可的實驗室最高效率是26.1%。

異質結電池的性能是不斷提升的。以華晟為例,在2021年時,電池是雙面非晶鈍化結構,產業(yè)化平均效率是24.3%,到了2022年,變成了單面微晶鈍化結構,產業(yè)化平均效率達到25%。然后到了2023年,變成了雙面微晶鈍化結構,產業(yè)化平均效率達到25.5%。后來華晟又和邁為在設備和工藝上做各種改進,現(xiàn)在又提升到26%-26.2%左右。所以,它在這幾年中每年都有技術進步,它不是一個突然上升,然后不變的過程,計算下來每年大概都有0.5%-0.7%的上升幅度。2024年底或者2025年初,會不會再全面提高到26.5%呢?我覺得是很有可能的。04異質結的降本之路

趕碳號:

現(xiàn)在HJT和TOPCon兩個技術路線的生態(tài)不太一樣。TOPCon和PERC電池比較接近,無論是從人才的儲備、供應鏈的完整性,還是降本的速度等等都具有優(yōu)勢;HJT即使在電池片制造成本上和TOPCon能夠追平,但在設備折舊上,仍然比TOPCon要貴幾分錢。HJT在人才儲備和設備供應方面,是什么樣的現(xiàn)狀?

王文靜:可以這樣說,現(xiàn)在幾十萬、上百萬的技術人才和操作人才,都是在TOPCon技術這個生態(tài)之中。第一,異質結電池是一種全新的技術,全新的生態(tài),包括它的設備操作、對于設備的理解、以及對于設備的調控工藝水平,都是全新的,F(xiàn)在的異質結技術人才,都是早期做非晶硅薄膜電池的一批人轉過來的,采用的技術都是薄膜電池的技術。所以,在人才準備方面,異質結技術是缺乏的。

第二,異質結電池的設備供應商非常少,F(xiàn)在能夠供應整線設備的,只有1~2家企業(yè),一些企業(yè)只能供應單一設備,另外一些企業(yè)還沒有掌握異質結電池工藝,因此阻礙了這些企業(yè)設備在業(yè)務端的推廣。

第三,由于異質結電池的人才和技術工藝的積累甚少,產線設備買家都希望設備商能夠提供工藝,供應商不但賣設備,還要按指標調試好。這樣就對設備廠的要求很高。

異質結電池設備廠的人員、場地、能力都是循序漸進地提升的,如果市場需求突然爆發(fā)是無法滿足的。如果說去年賣了50GW,今年計劃賣100GW,但是今年如果訂單突然變成四五百個GW,設備廠不可能擴得那么快。他的產能和經濟實力,不足以支撐這么大的擴產。但是TOPCon電池設備有七八家企業(yè)參與競爭,設備的制造產能就會提升得很快。

趕碳號:

如果異質結電池設備環(huán)節(jié)的利潤更高的話,按說應該會有很多設備廠涌入,即使不做整線設備,也可以做一些專有設備的交付,從而改變一家獨大的局面。

王文靜:

其它設備廠想要進來,速度可能會比較慢。因為既要做好設備,又要理解異質結電池的工藝并不容易。另外,最終還是要集合整線,在工藝開發(fā)時需要大量人員,這些實驗過程其實比較漫長。單單做好一臺設備難度還不算太大,但是這臺設備如何讓它在客戶端調整好、工藝參數(shù)匹配好,這需要較長時間的磨合。

這就像半導體設備一樣,單臺設備,連給你試的機會都沒有。如果不給你試,不給你上線,你怎么知道企業(yè)的工藝參數(shù)。尤其是在技術上升期,技術總在變化,跟隨者跟得就比較吃力,會被落下,當然異質結電池的工藝穩(wěn)定了以后,一些新進的設備企業(yè)就會慢慢追上來。總而言之,異質結是一個創(chuàng)新型的技術,不管是設備、材料的供應,還是從企業(yè)發(fā)展的角度來看,它都是要遵循一個新技術逐漸導入量產的客觀規(guī)律的。

趕碳號:

今年影響光伏降本的,還有一個重要因素,就是漿料。關于銀包銅漿料這一塊,有人說已經跑通了,有人說還沒跑通。目前銀包銅漿料在應用上,華晟是不是已經沒有問題了?

王文靜:

我們更廣泛一點叫電極的銅替代技術,不光是銀包銅漿料。

第一,我認為銀包銅漿料已經完全可以實現(xiàn)量產,至少華晟已經完全實現(xiàn)了量產。

第二,目前還沒有大規(guī)模上線的就是0BB技術。包括TOPCon也在開發(fā)0BB技術。華晟現(xiàn)在有1~2GW的0BB組件產能。但是現(xiàn)在還沒有大規(guī)模供貨,因為還要進一步優(yōu)化工藝和設備,需要再跑一跑。我覺得今年年底左右,華晟的0BB組件技術可能會全面上線。如果0BB技術全面上線,加上我們的細柵用60%的銅含量的漿料,這樣才完成了比較好的銅替代步驟,大概每瓦銀耗在5-7毫克之間,在電極成本上會低于TOPCon。

這樣,在電極成本方面,異質結電池將取得明顯優(yōu)勢。當然,我們現(xiàn)在還沒考慮電鍍銅制備電極技術。如果采用電鍍銅工藝,則百分之百用銅制備電極,但是電鍍銅還有好多工藝技術上的細節(jié)問題有待解決。05異質結的破局之道

趕碳號:

我們最近跟一些光伏企業(yè)家、CTO溝通,每個技術路線、每家企業(yè)肯定會捍衛(wèi)自己的技術路線。談論到電池的整個生命周期這樣一個話題,說TOPCon技術如果參考PERC技術的演變過程,至少有五年的生命周期。會不會有一天,TOPCon就直接過渡到TBC技術了,甚至迭代到下一代的疊層電池了,而留給異質結可能就沒有多少空間。

王文靜:你說的情形是異質結電池面臨一個前后夾擊的問題。前面有低成本的TOPCon電池技術,后面有更高效率的BC電池和疊層電池技術。我認為TOPCon的技術還沒有到頂,它還有在性能上繼續(xù)提升的潛力。但是TOPCon電池在性能提升上已經變得越來越困難了,這個已經明顯感覺到了。

現(xiàn)在TOPCon電池疊加了LECO技術得以進一步提高效率,但是LECO技術本身還有很多未知的東西,加了LECO以后,可能會帶來一系列問題,比如紫外衰減問題。

趕碳號:

我們也注意到最近國際權威檢測機構——可再生能源試驗中心(RETC)發(fā)布了《2024光伏組件指數(shù)報告》,指出TOPCon組件尤其容易受到紫外線誘導衰減(UVID)的影響。異質結電池是不是也有這方面的挑戰(zhàn)?

王文靜:

這個其實跟制造工藝有關。也就是說,只要電池效率越高,它就會衰減越高。如果用很好的硅片,表面鈍化做得特別好,衰減就小。如果用的硅片較差,有同心環(huán),或者說是用PECVD做沉積的鈍化膜,它的表面鈍化做得不完整,要用氫輔助鈍化,就有可能導致紫外衰減。

所謂紫外衰減,就是紫外光能夠打斷氫硅鍵。

TOPCon電池在效率較低的時候紫外衰減不明顯,但當采取像LECO等技術將效率提高以后,這個問題就變得嚴重起來。

趕碳號:

對于TOPCon來說,這種紫外衰減能規(guī)避嗎?

王文靜:

紫外衰減是肯定有的,是無法完全避免的。異質結不是從電池本身來避免,而是從組件設計來避免。

我們了解到TOPCon電池也已經開始設想用光轉膠膜、紫外截止膠膜制備組件了。但是,TOPCon電池最大的優(yōu)點就是它的短波響應好,所以才把效率做上去的。假如切掉短波光來防紫外,或者使用光轉劑轉化紫外光為可見光,對TOPCon的效率損失就會很大。這或許會導致TOPCon電池和異質結電池拉開很大的效率差距。

后 記當下的光伏產業(yè)水深火熱,大洗牌正在加劇。就連最樂觀的人都認為,這一輪下跌周期可能會延長,產能出清很可能從閃電戰(zhàn)變成了拉鋸戰(zhàn)。

那么,在愈加殘酷的競爭中,如何才能存活下來?每家企業(yè)都有自己的選擇。發(fā)明一種獨步天下的武功,讓自己遙遙領先,一把干掉所有人,這是一種思路;通過專利壁壘,把新進入者擋在門外,這也是一種思路。還有一種,那就是就像華晟這樣,摒棄門戶之見,開放融通,構建起異質結電池技術的新生態(tài)圈,力爭以卷破卷,以少勝多,攜手共度周期!

編審及統(tǒng)稿:偵碳

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       原文標題 : 華晟新能源王文靜:光伏的正念、執(zhí)念與雜念

聲明: 本文由入駐維科號的作者撰寫,觀點僅代表作者本人,不代表OFweek立場。如有侵權或其他問題,請聯(lián)系舉報。

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