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《太陽能》《太陽能學報》

  創刊于1980年,

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  Acta Energiae Solaris Sinica

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详细内容

中山大學教授沈輝:光伏技術創新要做“長期主義者”

作者 / 小于

來源 / 華夏能源網

1839年,法國科學家E.Becquerel在他父親的實驗室中,緩慢地將兩片鉑金屬電極插入到氯化銀酸性溶液中,自此發現了液體的光伏效應。一扇足以改變未來能源體系的大門就此打開。

1883年,美國科學家在鍺片上鍍上一層硒金屬電極,建立了第一塊光伏電池,即便這塊電池的轉換效率只有1%,卻讓人們第一次發現了可能顛覆燃煤發電的新事物。

1916年,波蘭化學家發現了提純單晶硅的拉晶工藝,推動了半導體制造業的發展;1940年,美國半導體專家制造出了固態二極管的基本結構p-n結,奠定了如今太陽電池的技術基礎;1953年,美國科學家制造出晶體硅太陽電池,每個大約2厘米,轉換效率約為4%。從此,太陽電池開始走向工業領域。

在一次次重大創新中,光伏完成了從“出生”到“幼年”的成長蛻變,但在這個時期,中國是缺位的。此后,光伏逐漸從“幼年”奔向成熟,中國也終于開始在光伏創新中嶄露頭角,并逐漸從追隨者變為引領者,成為了全世界光伏創新的一方高地。

為了實現更加高效同時更低成本,中國光伏行業付出了艱苦卓絕努力。幾十年來,諸多企業前赴后繼,一代代技術“長江后浪推前浪”,不斷的創新、淘汰、升級、再創新。在這段歷史進程中,有很多人不該被忘卻,有很多創新理應寫進教科書。

11月3日,“2020年度國家科學技術獎勵大會”在人民大會堂召開,由天合光能主導(主要完成人:天合光能高紀凡、江蘇大學丁建寧、常州大學袁寧一、江蘇大學程廣貴、蘇州邁為科技周劍、常州捷佳創左國軍)的“高效低成本晶硅太陽能電池表界面制造關鍵技術及應用”榮登“國家技術發明獎”名單之中,光伏登上了國家科學技術獎的至高舞臺,這是中國光伏技術創新的一座里程碑。

就此,華夏能源網(www.hxny.com)就光伏技術創新話題特別專訪了光伏行業知名專家,中山大學太陽能系統研究所所長沈輝教授,以下是采訪實錄:

華夏能源網:近日,天合光能主導的“高效低成本晶硅太陽能電池表界面制造關鍵技術及應用”獲得光伏行業首個國家技術發明獎,對于該獲獎項目,您認為其創新價值如何?對于行業有何意義?

沈輝:此次天合光能主導完成的科研工作榮獲“國家技術發明獎”,是國家對天合光能多年來在晶體硅太陽電池技術方面取得創新成果的肯定,也是對中國光伏行業發展的肯定。

通過數十年發展,中國首先實現晶體硅太陽電池技術創新到產業化轉移,取得了領先全球的成就,創造了中國光伏奇跡。天合光能領導層非常重視科研工作,特別是國家科技部授予的“光伏科學與技術國家重點實驗室”在企業創新發展中起到了決定性的作用。

這個獎項的創新價值,在于晶體硅太陽電池領域具有共性關鍵技術的突破得到了認可,也更讓光伏界對光伏技術作為未來主導能源之一充滿了信心。

華夏能源網:縱觀中國光伏行業發展史,重大創新不斷涌出,如薄膜、單晶、顆粒硅、N型電池、大尺寸硅片等,在創新過程中,有競爭和矛盾,更有失敗的技術和企業。您認為在中國光伏發展史中,行業的技術創新都有何經驗和教訓?對于創新,您有哪些方面的思考可以和大家分享?

沈輝:任何行業只有通過競爭與創新才能健康快速發展。從歷史發展來看,光伏基本理論與技術主要是由西方發達國家率先發展的,但在技術轉化與升級、大規模產業化關鍵技術突破,特別是整個產業鏈的整合與降低成本等方面,中國光伏企業突破了重重難關,讓晶體硅太陽電池為代表的光伏發電具有了與傳統能源競爭的能力,這是中國人首先做到的,這一點將會載入史冊。

在中國光伏最近20年的發展過程中,我國企業在高純硅生產、薄膜太陽電池發展以及晶體硅太陽電池某些技術發展過程中,也付出過沉重的代價,失敗的案例不少,但總體來說,中國光伏是非常成功的,許多企業在發展中不斷積累了經驗,能夠正確把握發展方向。

目前我們更需要理性思維,對于所謂的取代性的顛覆性技術要科學分析,不要一哄而上,更要進一步加強行業界的團結協作。此外,我們不僅要大力生產,更要多用與用好光伏產品,我們生產光伏是要創造價值,但更重要的是改變我們的能源結構,因為中國更需要光伏發電這樣的清潔能源!

創新是基礎研究-技術發展-工藝優化-產品中試-商業化生產的完整閉環。創新需要科研團隊潛心研究為基礎,同時也需要洞察創新帶來的未來商業化價值。無論是哪種技術路線,最終需要得到市場認可,給客戶創造價值,才有可能成功。另一方面,我們需要加大科研能力,發揮科技工作者的聰明才智,做長期主義者,充分認可技術研究在行業創新活動中的作用。

華夏能源網:多年來,在諸多光伏技術和產品的創新中,起到帶頭和推動作用的從來都是龍頭企業,成功者更為成功,而失敗便可能一無所有。您對龍頭企業執意于創新引領地位有何評價?其中對于天合光能的創新引領貢獻,是如何看待的?

沈輝:一直以來,起到帶頭作用并推動行業發展的企業,都是以創新作為企業發展的戰略之一。而從研發到產業化的創新體系,又確保了企業的長期發展。

龍頭企業需要堅持不斷創新,善于投入創新資源,才能在自身發展的基礎上,帶動行業的發展。天合光能的發展戰略的核心,是創新、品牌、全球化。設立在天合光能的“光伏科學與技術國家重點實驗室”,在過去的10多年的時間里,集聚了一批優秀的科研人才隊伍。第一任主任是黃強博士,打下了很好的發展基礎。后來,特別是在第二任主任馮志強博士領導下,在國際光伏權威Pierre Verlinden博士、Pietro Altermatt博士直接指導下,通過全體科研人員努力,天合光能率先取得一系列科技創新成果,研制的晶體硅電池與組件的轉換效率創造了20多項世界紀錄,國重室所取得的這些研究成果對企業創新發展起到了決定性的作用。光伏科學與技術國家重點實驗室同時與國內外行業內頂尖科研院所建立了開放合作的機制,出成績,也就是自然而然的事了。

華夏能源網:在行業目前的主流創新中,顆粒硅、大硅片、以及包括鈣鈦礦、TOPCON和HJT在內的新型電池都是光伏行業全力推崇的,這些技術創新的方向,您最看好哪一個?有哪些“坑”是應該避開的?

沈輝:擁有一個良好的、寬松的創新環境很重要,就是行業要允許各種技術路線和產品路線的自由競爭,對于原創性的技術更需要大力支持。

太陽電池主要分為兩大類,晶體硅電池與薄膜電池,兩類都各有各的技術優勢與應用市場,都值得推廣發展,多種薄膜電池都有發展機會與空間,不過晶體硅電池的主流位置很難被替代。

還有多種硅料技術、多類新型的電池結構,不能簡單說哪一種好,哪一個不好,最終還是需要市場的檢驗。各級政府與行業界要積極營造鼓勵創新、百花齊放的局面,這是行業健康發展的重要基礎與必要保障。

華夏能源網:與國外相比,我們的光伏制造和應用已經全面領先,在技術創新方向還有差距。與國外領先國家相比,我們的光伏技術最應追趕的方向,或者說最需要補齊的短板是什么?

沈輝:中國光伏行業,從模仿創新,到自主創新和產業化規;,走過了快速發展的道路。從光伏技術的發展歷史看,中國光伏產業技術發展,相對美國、日本、德國等國外發達國家,歷史是比較短的。我們的原始創新、我們的軟硬件方面的技術積累還不夠,都還有待加強。只有注重科學研究,注重技術研究,積累不動搖,光伏領域的突破性技術,才可能在未來出現。



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