编者按:科技创新是推动能源转型的核心驱动力。由“资源为王”到“技术为王”,能源产业的底层逻辑已发生根本性转变,科技创新的价值在不断增强。
中国在能源科技创新上取得了诸多突破性进展,如高效高功率光伏电池、钙钛矿技术、超大型风机、先进储能、氢能与燃料电池、能源互联网与智能电网等。但科创之路无坦途,要实现零碳未来的美好愿景,科技创新仍需克服诸多难题和障碍。
为探寻能源科技创新的前沿方向,探索开放创新、协同创新、跨界创新的最优路径,汇聚全球智慧推动绿色低碳转型,华夏能源网特别启动了「对话CTO:能源科创“领航者”访谈计划」。
本文为系列访谈的第③篇,华夏能源网(公众号hxny3060)独家对话通威股份光伏CTO邢国强。
光伏行业深陷周期低谷,悲观者有之,乐观者亦有之。邢国强便是乐观者之一。
“光伏行业一直呈现螺旋式发展,长期来看这一轮低谷期一定会过去。每一个周期有每一个周期的艰难,但发展向前是永恒的主题。”对于眼下这轮光伏寒冬,邢国强看的很开。
邢国强是典型的“学霸”,北京大学物理学系本科毕业,后考取李政道教授组织的CUSPEA中美物理研究生项目,赴美留学并获得美国Rice大学物理学系硕士、化学系博士学位,后来又在美国哥伦比亚大学化学系做了博士后。
邢国强是中国最资深的光伏与半导体技术专家之一。拥有美国授权专利28项,中国授权发明专利70余项;曾先后在晶澳、海润、阿特斯等知名光伏企业担任技术要职。2020年至今,邢国强任通威股份光伏首席技术官。
这是一位典型的技术派专家,严谨、内敛、温厚、低调,虽身处商界喧嚣,面对行业里关系“蛋糕”分配的技术路线纷争,他仍坚持从自己的技术理性出发,做出全面、客观的评价。
虽然TOPCon以压倒性优势占据了行业主流,目前通威产能也以TOPCon为主,邢国强依然表示,“BC有BC的优势,HJT有HJT的优势,在得到市场大规模验证之前,不适合下定论说谁行谁不行”。
虽然成本更低的颗粒硅技术路线,对通威的“多晶硅之王”地位(主要产品以棒状硅为主)带来了挑战,但邢国强认为,这两者是并行技术,“将来两者应该是长期共存、相互竞争,并在竞争中不断提高,不会是谁取代谁”。
在访谈中,邢国强向华夏能源网回顾了过去二十年光伏行业经历的四轮周期,并表示,不同于前三轮周期,本轮行业周期是由技术更新换代推动的。当光伏企业都把自己卷出“内伤”,技术创新的价值就更加显得重要。
正因为如此,即使是通威这样的龙头企业,在技术研发上的投入一点都不敢松懈。
邢国强介绍,通威的技术研发理念是“不把鸡蛋放在一个篮子里”,在TOPCon与HJT两大技术路线上并行发力,并在BC、钙钛矿叠层上有所布局。专访中,邢国强一再强调,“我们是边走边探索,真金白银的去砸研发”。
邢博士认为,在行业发展充满不确定性的大趋势下,唯一可以确定的是,“光伏发展的下一个周期拼的一定是高效,并且未来提效有望上移至硅片端”,这一趋势将进一步影响硅料市场格局,也将决定硅料巨头的通威的战略选择。
以下为华夏能源网与邢国强博士的独家深度对话全文:
技术是破内卷“法宝”,建议联合创新
华夏能源网:当前光伏行业正处于寒冬期,面对行业内卷和产能过剩危机,技术创新还值得持续投入么?
邢国强:回顾过去20年,中国光伏行业的发展呈螺旋式。2008年是因为金融风暴使光伏市场步入低谷;2012年是由于美国和欧盟的“双反”导致巨大挫折;2018年则是由补贴政策退坡导致的短暂低谷。导致本轮低谷期的原因,跟前三轮都不一样:
第一、现在行业产能规模巨大,每家企业少则十几GW,多则上百GW,跟前几次低谷期的产能规模早已不可同日而语;
第二、本轮行业周期是由技术更新换代推动的。TOPCon产能不到两年时间从80GW做了800GW,供远大于求,完全取代了PERC产能;
第三、全产业链产能都超出了市场需求,并不存在产业链某一个环节的瓶颈问题。换句话说,是全面的产能过剩。
要走出本轮周期,一定是落后产能和落后企业被淘汰,必须在供给端经历优化;同时,国内外光伏市场规模大幅提升,从而实现供需匹配。在这一过程中,技术创新就显得尤为重要。
过去企业不愿投研发,而现在大家都更加重视研发——如果TOPCon技术做的不好或者没有掌握自主技术,就可能被市场甩掉。围绕未来技术路线也是百花齐放,除了TOPCon的效率提升,还有异质结、BC,甚至钙钛矿叠层……现在整个行业对研发的投入,对技术路线的判断都变的更为重要。未来如果没有自己的核心技术,企业将很难立足。
华夏能源网:前不久通威、天合联合了一批设备、辅材企业成立了产业创新公司。这种联合创新模式走得通吗?
邢国强:“抱团取暖”可以避免很多资源浪费。联合创新也有利于加快研发速度、规模化量产以及产业化应用。上世纪八九十年代,美国的半导体制造行业就是靠建立Sematech,所有成员企业向Sematech砸钱共同搞研发。不到5年,美国的半导体制造就全面超越了日本。
现在光伏有多个技术路线,需要在设备、材料各方面配套。很多设备企业怕走错方向,就根据不同客户需求去做多种技术路线的研发,资源投入很大。这就需要链主企业主导成立联合创新公司帮助行业做强长板。所以今年通威股份联合多家企业成立了“四川省通威晶硅光伏产业创新有限公司”。
我们还是想在创新模式上走出新路子。在通威内部,我们把电池和组件研发放在一起。未来光伏行业能不能把技术路线研发方向聚焦在一起?这是一个建议。再一个建议是,如果能将一些重点项目在最早期将设备、材料、应用三方的研发融合,一定会加快研发进度,推动技术产业化。
TOPCon提效没放缓,未来还有空间
华夏能源网:TOPCon占据行业主流已是不争的事实,TOPCon接下来还有多大发展空间?
邢国强:TOPCon的有效产能已有800GW,所以说它是主流技术一点不为过。过去TOPCon经历了“疯狂的24个月”,实现了电池效率的提升。通威从2023年以前开始研发Non SE技术,到2023年做SE技术,再到2024年取消SE做二次烧结技术。以前业内认为,开路电压每5个毫伏的提升就是1个“朝代”,而实际情况是开路电压2023年以前是710毫伏,到现在已达到740毫伏。这是巨大的技术进步。
现在TOPCon的电池效率已经超过26%,未来效率提升是不是就要放缓了?我们认为不会放缓,在现有基础上还能看到提效的空间。规模体量非常重要,当材料供应商、设备供应商、生产制造商都聚焦提效,提效的速度往往超出预期,这也是为什么通威的研发非常聚焦TOPCon。
温度系数方面,通威的TOPCon在740毫伏的电池技术下,温度系数已降到0.28、0.29。双面率方面,我们可以做到85%甚至更高。背面反射越多,双面发电带来的增益就越大,对未来TOPCon产品的进一步迭代升级我们非常有信心。
华夏能源网:TOPCon电池效率未来能达到28%吗?
邢国强:PERC的理论极限大概是24%,我们现在能做到23.4%-23.5%,与理论极限只差了零点几个百分点。TOPCon的理论极限是28.7%,现在很多都做到了26%多,相比理论极限还差不到两个百分点。在未来的量产过程中,应该有很大概率在再提高一个百分点。
华夏能源网:目前异质结(HJT)、XBC、钙钛矿等技术研发都在提速,下一代太阳能电池技术路线您最看好哪一个?
邢国强:BC的双面率较低,适合做成单面电池,用于屋顶电站。HJT实际上是几条技术路线中双面率最高、温度系数最低的。如果能把设备成本、非硅成本降到一定程度,HJT在组件功率、发电量上至少能够和现在最好的技术去竞争。不过现在HJT的市场规模只有50GW,还没有规模效应,要想实现商业化,还要再看一看。
研发是不断发现问题、解决问题的过程,具有不确定性。光伏行业还是太浮躁,我们要尊重研发、尊重科学。BC有BC的优势,HJT有HJT的优势,在得到市场大规模验证之前,不适合下定论说谁行谁不行。未来和钙钛矿做叠层,效率达到35%、40%都有可能,但是什么时候进入产业化还不一定。
颗粒硅和棒状硅,不会是谁取代谁
华夏能源网:硅料领域,价格较低廉的颗粒硅吸引了不少企业布局,作为以棒状硅料为主的硅料巨头,通威对未来硅料的技术路线怎么看?
邢国强:多晶硅生产有两种主流技术:一个是西门子法,一个是硅烷流化床法。通威的“永祥法”属于改良西门子法,一直都是行业主流,目前占到85%以上的市场份额。
我们在西门子这一路线上做到了行业领先。从2006年开始至今,我们的技术更新已到第九代,现在量产用的是第八代永祥法,从电耗、蒸汽耗量、原材料的应用效率等方面都已远远领先于行业。投资规模角度,我们每万吨仅需5亿元,一个单体规模可以达到20万吨。我们90%以上的产出,都可以做n型硅片。
现在大家对硅料的质量要求越来越高。光伏发展的下一个周期,拼的一定是高效。未来的提效在硅片端,硅片的质量越好,电池组件的效率也就越高。未来光伏行业对硅料的质量要求,会随着电池效率的提升而提升。
通威的多晶硅已经可以做到9个N、11个N(华夏能源网注:太阳能级多晶硅的纯度要求在99.9999%~99.9999999%,即6N到9N之间,电子级多晶硅的纯度要求为9N到11N,可用于制造高性能的半导体器件),所以对棒状料我们还是有信心的。
同样,颗粒硅技术也在不断地进步。颗粒硅与多晶硅的相互竞争不是现在才有的,实际上一直都在。
颗粒料和棒状料,我认为两者是并行技术。拉晶投的是颗粒料还是棒状料,在投料比例上对拉晶的良率、对电池效率的影响,甚至可靠性的影响,都是需要长期评估的。将来两者应该是长期共存、相互竞争,并在竞争中不断提高,不会是谁取代谁,最后还是要根据市场需求和行业供应规模确定。
通威在做全面技术布局,按需配置资源
华夏能源网:在研发投入和资源分配上,通威遵循什么原则?
邢国强:通威没有把所有鸡蛋都放在一个篮子里。近年来,通威对各种技术路线都做了全面布局。TOPCon,我们有一个300兆瓦的TNC电池中试线;BC,我们也有一个300兆瓦的TBC电池组件中试线;HJT,我们有一个HJT-THL GW级中试线。此外通威还在开发铜互联技术,用铜取代银来做导电,并有一个1GW的铜互连中试线以及钙钛矿实验室。我们今年6月投入使用的全球创新研发中心,研发空间11万平米,拥有研发人员1200多人。
我们是边走边探索,真金白银地去砸研发。通威集团刘汉元主席曾说过,“我们研发费用不设上限”。在实际执行中,我们是按需配置资源。
华夏能源网:通威目前都做了哪些重点技术储备?
邢国强:关于TOPCon,国内首个针对TOPCon量产的PECVD Poly路线,就是通威自主研发出来的。PECVD Poly技术也是当前TOPCon电池最主流的技术路线。我们的TNC组件技术、0BB技术都跟行业不一样。
异质结的研发我们从2018年就开始了,历经多次技术迭代,双面Poly、210半片等行业领先技术都是在我们通威的实验室率先突破的。国内第一个GW级的HJT电池生产线也是诞生于通威的成都金堂基地。在今年6月6号通威全球创新研发中心实现首片HJT-THL光伏电池顺利下线。
接下来,还会有很多新技术在通威诞生,最显著的就是异质结铜互连技术。去年中国光伏用了全世界工业用银的1/3,未来如果再扩大一倍规模的话,银价一定会上涨。我们希望用铜电镀来替代银,这是通威在行业里投入最早、也是投入最多的一个方向。
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