問:鈣鈦礦被公認為光伏行業(yè)最值得期待的新技術(shù),它到底有什么特性和優(yōu)點讓大家這么期待呢?
于振瑞:經(jīng)過近70年的實驗室研發(fā)和20多年的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展,晶硅光伏技術(shù)已相當成熟。晶硅這一最傳統(tǒng)的半導體材料在太陽能光伏發(fā)電領(lǐng)域的應用潛力幾乎被挖掘殆盡,進一步大幅提效降本的空間已經(jīng)十分有限了。
光伏技術(shù)革命性的技術(shù)進步需要從材料端發(fā)起,開發(fā)更先進的光伏發(fā)電材料,才能帶來光伏技術(shù)的更大的進步。
鈣鈦礦就是這樣的材料——它有幾個優(yōu)越的光電特性:首先,與Si、CIGS、CdTe等這些傳統(tǒng)的半導體對雜質(zhì)和缺陷異常敏感不同,鈣鈦礦對雜質(zhì)和缺陷有很強的容忍度,所以效率很容易做高;其次,它吸光系數(shù)強,用它做光伏組件時只需要0.5微米,材料用量少。再加上它不含任何貴重元素,且對純度要求不高,所以用它做光伏組件成本很低;再次,它的成分可調(diào),因此顏色可變,可以做在剛性或柔性基底上,所以做成的組件形態(tài)多樣化。
用這樣的材料做成的組件,也就天然地具備了以下幾點優(yōu)勢:
●效率高——理論效率上限33%,遠高于晶硅的29.4%
●成本低——使用材料不足晶硅的1/100,且產(chǎn)業(yè)鏈極短、投資也低,因此總的成本很低,未來成熟后比晶硅低40%
●應用范圍更廣——形態(tài)可變(剛性、柔性)、顏色可調(diào)、弱光條件下發(fā)電性能好
●能耗更低——只有晶硅的1/4
鈣鈦礦技術(shù)成熟之后,可大幅降低度電成本,擴大光伏應用范圍,而且其低能耗的制程十分切合碳中和的目標,因此受到極大的關(guān)注。
問:目前鈣鈦礦發(fā)展的現(xiàn)狀如何?從現(xiàn)在到未來還有哪些關(guān)卡需要突破?
于振瑞:鈣鈦礦材料用于光伏發(fā)電起始于2009年,迄今只有14年。目前,實驗室效率26.1%,小面積組件效率已接近23%,平米尺寸大組件效率超過17%,有兩家的產(chǎn)品已經(jīng)通過認證測試。全球有幾十家科創(chuàng)公司專門從事鈣鈦礦產(chǎn)業(yè)化開發(fā),眾多的晶硅企業(yè)也開始布局這項技術(shù),鈣鈦礦的產(chǎn)業(yè)化方興未艾。目前行業(yè)內(nèi)已建成的百兆瓦級中試線4條,還有幾條正在建設(shè)之中,明年會有GW級量產(chǎn)線建成投產(chǎn)。
盡管如此,這項技術(shù)的成熟度還不足,大規(guī)模商業(yè)化所需要的一些關(guān)鍵技術(shù)還需要進一步打磨:
●第一項技術(shù)就是“大面積制造技術(shù)(包括工藝和設(shè)備)”。目前業(yè)內(nèi)有幾家企業(yè)已經(jīng)能生產(chǎn)平米級組件,說明大面積制備技術(shù)已經(jīng)獲得初步突破。但是,這項技術(shù)還需要提升:一方面未來組件面積還需要進一步放大(到2-3平米),另一方面,相關(guān)的設(shè)備亟待成熟。一些關(guān)鍵設(shè)備或部件仍然依賴進口,目前很多國內(nèi)裝備公司正在開展這一工作,預計進展非常迅速。
●第二項關(guān)鍵關(guān)卡就是“效率和穩(wěn)定性的提升”。目前平米尺寸效率達17%,雖然這一效率和CIGS、CdTe相比已經(jīng)不錯了,但和晶硅比還有不少的差距。穩(wěn)定性雖然通過了認證,但還缺少較長時間的戶外實證運行數(shù)據(jù)的佐證,所以大規(guī)模商業(yè)化應用需要進一步提升效率和穩(wěn)定性。比較幸運的是,效率和穩(wěn)定性提升的技術(shù)策略是一致的。在這方面學術(shù)界提出了的各種各樣的解決方案,做產(chǎn)業(yè)化開發(fā)的企業(yè),需要甄別和發(fā)展這些方案或者方案組合,發(fā)展出提升效率和穩(wěn)定性的產(chǎn)業(yè)化解決方案來。這項工作預計也會比較快:明年平米組件效率有望達到20%,穩(wěn)定性有望通過2倍加嚴老化測試,并在長達1年的戶外實證測試中有不錯的表現(xiàn)。
問:請問目前極電光能的產(chǎn)業(yè)化進展如何?
于振瑞:極電光能目前擁有一個大型鈣鈦礦研發(fā)中心、一個鈣鈦礦組件小試線、一個鈣鈦礦組件中試線,正在建設(shè)行業(yè)首條GW量產(chǎn)線。我們在實驗室?guī)资椒嚼迕椎男〗M件上取得了22.9%的第三方認證效率,在810cm?的組件上取得了20.99%的第三方認證效率(其中穩(wěn)態(tài)效率18.6%),在0.72m?的中試產(chǎn)品上取得了17.18%的第三方全面積認證效率,這些都代表著了行業(yè)的最高效率水平;另外,我們的中試組件通過了IEC61215、IEC61730的全套認證測試,這是行業(yè)內(nèi)僅有的兩個穩(wěn)定性認證測試之一。
問:作為行業(yè)老兵,請您回憶一下十年前中國光伏和新能源行業(yè)的情況,再請您描述下心目中我國的光伏產(chǎn)業(yè)十年后的格局。
于振瑞:十年前,中國光伏產(chǎn)業(yè)界剛剛度過了一段困難時期,從2008年開始一直到2012年,先后遭遇了關(guān)鍵原材料卡脖子、全球金融危機導致全球光伏市場銳減、以及歐美的“雙反”調(diào)查,使得我國光伏制造業(yè)遭受了重大打擊。大批企業(yè)破產(chǎn),但也有很多優(yōu)秀的企業(yè)頑強地挺了過來。2013年是中國光伏“做大做強”的起點,當時我國啟動了度電補貼政策,國內(nèi)光伏應用市場快速增長,為晶硅光伏的發(fā)展提供了新的機遇。
當時,晶硅光伏技術(shù)沒有現(xiàn)在這么成熟,以多晶硅BSF結(jié)構(gòu)為主,組件效率只有~15.5%,組件價格高達4.5元/W,全球累計裝機量只有~38GW。很難想象十年后的今天,每年光伏新增裝機量200-300GW,累計超過了1TW。十年間技術(shù)進步巨大,經(jīng)歷了從多晶到單晶,從BSF-PERC-Topcon/HJT的更新?lián)Q代。十年前和現(xiàn)在相比,無論是技術(shù)水平還是市場規(guī)模,都是天差地別。
今后的十年,光伏技術(shù)將保持快速發(fā)展和迭代的勢頭,鈣鈦礦單結(jié)、鈣鈦礦-晶硅疊層、鈣鈦礦-鈣鈦礦疊層技術(shù)將先后成熟。展望十年后,我覺得光伏行業(yè)將另有一番面貌:技術(shù)上,鈣鈦礦技術(shù)將成為主流,市場規(guī)模高達600-1000GW,光伏將成為全球電網(wǎng)的第一大主力電源,度電成本低至1毛錢?;诳稍偕茉吹男滦碗娋W(wǎng)結(jié)構(gòu)雛形初現(xiàn)。這場深刻的能源革命將對社會的生產(chǎn)和生活帶來巨大影響。
原標題:極電于振瑞: 基于鈣鈦礦光伏技術(shù)的新能源革命對"雙碳"社會影響深遠