從亦步亦趨到位居前列，光伏行業(yè)用過(guò)硬技術(shù)鍛造“中國(guó)名片”
本文來(lái)源：時(shí)代財(cái)經(jīng) 作者：張汀雯
編者按：時(shí)光的力量滾滾向前，潛移默化，改變世界、改變時(shí)代、改變每一個(gè)人，不可逆轉(zhuǎn)。11月18日，《時(shí)代周報(bào)》將迎來(lái)十六周歲生日。十六年來(lái)，我們以富有穿透力的思想和銳利的新聞事實(shí)，用專(zhuān)業(yè)視角解讀中國(guó)資本趨勢(shì)和產(chǎn)業(yè)變革，用工匠精神講好大國(guó)崛起的中國(guó)故事，用財(cái)經(jīng)智慧助力高質(zhì)量發(fā)展的中國(guó)夢(mèng)。我們見(jiàn)證著這個(gè)偉大的時(shí)代，也記錄著一個(gè)個(gè)關(guān)于勇敢、熱愛(ài)、求變的故事。值此十六周年之際，《時(shí)代周報(bào)》推出“為勇敢作序”特別報(bào)道，為勇敢鼓與呼。
在晝夜溫差大、沙塵暴多發(fā)的西北地區(qū)，我國(guó)首座10kW太陽(yáng)能光伏電站于1983年在此處的甘肅省榆中縣園子鄉(xiāng)小岔村建立。
彼時(shí)的中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)剛剛萌芽，設(shè)備產(chǎn)線(xiàn)等都依賴(lài)進(jìn)口。歷經(jīng)歲月的洗禮，這座電站依然在穩(wěn)定運(yùn)行，發(fā)電功率保持在7kW，展現(xiàn)了光伏產(chǎn)品的可靠性和長(zhǎng)效性。
這41年間，光伏產(chǎn)業(yè)以其清潔、可再生的特點(diǎn)，成為了21世紀(jì)能源革命的主要角色，以及全球能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵力量。中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)也幾經(jīng)沉浮，穿越多個(gè)周期，從亦步亦趨到位居前列，總產(chǎn)值從2008年的1600億元飆升至2023年的超過(guò)1.75萬(wàn)億元，并建立起全球的完整產(chǎn)業(yè)鏈，成為名副其實(shí)的“中國(guó)名片”，助力全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型。
當(dāng)下，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)再次面對(duì)周期低谷的考驗(yàn)，得益于行業(yè)自律共識(shí)的達(dá)成，光伏產(chǎn)業(yè)正在穩(wěn)步復(fù)蘇，再次展現(xiàn)昂揚(yáng)向上的姿態(tài)。
將陽(yáng)光用到極致
如何將陽(yáng)光用到極致？是自太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)被人類(lèi)掌握以來(lái)的核心命題。
科學(xué)家和工程師們不斷探索更高效的光電轉(zhuǎn)換材料和工藝。從最初的多晶硅電池，到單晶硅電池，再到薄膜電池，技術(shù)的每一次進(jìn)步都帶來(lái)了成本的降低和效率的提升。
21世紀(jì)初，歐洲國(guó)家主導(dǎo)了光伏市場(chǎng)，中國(guó)則以勞動(dòng)力成本優(yōu)勢(shì)開(kāi)始承接光伏產(chǎn)品的制造環(huán)節(jié)。彼時(shí)，中國(guó)企業(yè)依賴(lài)進(jìn)口的多晶硅原料，通過(guò)引進(jìn)國(guó)外技術(shù)，逐步建立起光伏電池生產(chǎn)線(xiàn)。
隨著技術(shù)的進(jìn)步，中國(guó)科研人員在單晶硅技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了突破。單晶硅電池因其更高的光電轉(zhuǎn)換效率成為市場(chǎng)的新寵，度電成本也隨之降低。正是這一時(shí)期，通過(guò)不斷優(yōu)化單晶硅的生產(chǎn)工藝，使得中國(guó)光伏產(chǎn)品在國(guó)際市場(chǎng)上開(kāi)始占據(jù)一席之地。
萬(wàn)創(chuàng)投行研究院院長(zhǎng)段志強(qiáng)告訴時(shí)代財(cái)經(jīng)，2009年左右曾經(jīng)投建過(guò)一個(gè)總投資2億元的光伏電站，雖然當(dāng)時(shí)海拔和施工條件等因素增加了成本，但相對(duì)現(xiàn)在的價(jià)格可以說(shuō)非常高昂。“十年間，光伏的度電成本大約從每瓦0.7美元降到了現(xiàn)在的幾毛錢(qián)。”
據(jù)中國(guó)光伏行業(yè)協(xié)會(huì)估算，2023年，全資模型下地面光伏電站在1800小時(shí)、1500小時(shí)、1200小時(shí)、1000小時(shí)等效利用小時(shí)數(shù)的LOCE（每度電的發(fā)電成本）分別為0.15元/kwh、0.18元/kwh、0.23元/kwh、0.27元/kwh。
2023年，光伏組件價(jià)格較2022年下降近50%，光伏裝機(jī)成本大幅下降，且N型組件有3%~8%的發(fā)電量增益，全國(guó)絕大部分地區(qū)光伏發(fā)電度電成本已實(shí)現(xiàn)低于0.2元/kWh。
光伏度電成本的大幅下降與技術(shù)進(jìn)步密不可分。十年前，光伏發(fā)電的轉(zhuǎn)換效率只有14%~15%，2023年的主流技術(shù)可以達(dá)到24%~25%。而中國(guó)光伏組件廠(chǎng)商們還未止步，仍在大力投入研發(fā)，為將陽(yáng)光用到極致，繼續(xù)降低度電成本而努力。我國(guó)高效晶體硅、鈣鈦礦等光伏電池技術(shù)轉(zhuǎn)換效率多次刷新世界紀(jì)錄，量產(chǎn)先進(jìn)晶體硅光伏電池轉(zhuǎn)換效率超過(guò)25%。
近期，10月23日，隆基綠能自主研發(fā)的HPBC 2.0組件效率達(dá)到25.40%；10月20日，位于天合光能的光伏科學(xué)與技術(shù)全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室宣布，其自主研發(fā)的高效N型i-TOPCon電池，最高電池效率達(dá)到25.90%。
在技術(shù)的引領(lǐng)下，中國(guó)光伏從原材料、設(shè)備、市場(chǎng)“三頭在外”，到逐漸擺脫對(duì)外依賴(lài)、多次刷新世界紀(jì)錄。而在“刷效率”的熱潮下，技術(shù)迭代的速度也在不斷加快，目前，N型電池已成為市場(chǎng)的主流，異質(zhì)結(jié)、鈣鈦礦等新一代路線(xiàn)也成為中國(guó)光伏企業(yè)探索的重要方向。
段志強(qiáng)向時(shí)代財(cái)經(jīng)表示，N型電池片的主流地位已經(jīng)毋庸置疑了。光伏所追求的終極理念還是度電成本的問(wèn)題，這就會(huì)受到光電轉(zhuǎn)換效率和制備成本的影響。同時(shí)，電池的壽命和尺寸也是重要的考量因素。
“理想的產(chǎn)品應(yīng)該是長(zhǎng)壽命、效率優(yōu)異、且制備成本低的，并且尺寸能夠適應(yīng)多種應(yīng)用場(chǎng)景。按這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)衡量，目前N型電池相對(duì)P型電池更能滿(mǎn)足這些要求。異質(zhì)結(jié)電池片因其更薄的厚度、節(jié)省成本、高效率以及良好的尺寸和使用壽命而受到青睞。鈣鈦礦電池以其高理論光電轉(zhuǎn)換效率而備受關(guān)注，尤其是疊層技術(shù)，相較于傳統(tǒng)晶硅電池，轉(zhuǎn)換效率有顯著提升。”
技術(shù)革新進(jìn)行時(shí)
技術(shù)進(jìn)步是推動(dòng)光伏行業(yè)前行的關(guān)鍵因素，盡管當(dāng)下產(chǎn)業(yè)鏈面臨供需倒掛的困境，但技術(shù)發(fā)展仍直接影響著光伏發(fā)電的經(jīng)濟(jì)性和在全球能源市場(chǎng)中的競(jìng)爭(zhēng)力，行業(yè)對(duì)新一代光伏技術(shù)的探索和研發(fā)始終未曾止步。
目前頭部組件廠(chǎng)商中，隆基綠能晶硅-鈣鈦礦疊層電池轉(zhuǎn)換效率已突破34.60%，商業(yè)化M6尺寸的晶硅-鈣鈦礦疊層電池權(quán)威認(rèn)證效率達(dá)到30.10%；天合光能的大尺寸兩端疊層電池效率達(dá)到29%以上，量產(chǎn)尺寸HJT電池轉(zhuǎn)換效率達(dá)到26.50%，銀耗降至9.0mg/W以下；晶科能源基于N型TOPCon的鈣鈦礦疊層電池轉(zhuǎn)化效率達(dá)到33.24%；通威股份的鈣鈦礦-晶硅疊層電池效率最高達(dá)到33.08%。
段志強(qiáng)向時(shí)代財(cái)經(jīng)指出，“相對(duì)晶硅電池，異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦在弱光條件下的性能更為突出，即在光照強(qiáng)度較低時(shí)，組件的發(fā)電能力相對(duì)更強(qiáng)。因此它們?cè)谠绯?、傍晚、多云等時(shí)間段都能保持良好的發(fā)電效果，可以在一定程度上減少電網(wǎng)負(fù)荷的沖擊。從應(yīng)用場(chǎng)景來(lái)看，異質(zhì)結(jié)和鈣鈦礦能更好的適應(yīng)光伏一體化建筑的需求，不像晶硅產(chǎn)品那樣對(duì)形狀有嚴(yán)苛的要求。同時(shí)，它們的弱光性能也有利于在日照角度不佳的建筑外立面使用。”
“然而，異質(zhì)結(jié)電池還需逐步降低成本；而鈣鈦礦的主要挑戰(zhàn)在于壽命和尺寸，尤其是大尺寸的實(shí)現(xiàn)較為困難。晶硅電池已經(jīng)充分經(jīng)歷了時(shí)間的考驗(yàn)，但作為新興產(chǎn)品的鈣鈦礦尚未在電站中得到長(zhǎng)時(shí)間的使用驗(yàn)證”，段志強(qiáng)進(jìn)一步指出。
與此同時(shí)，中國(guó)研究者們正在光伏技術(shù)領(lǐng)域不斷取得突破性進(jìn)展。今年10月，針對(duì)鈣鈦礦太陽(yáng)能電池高溫工作條件下運(yùn)行穩(wěn)定性差這一領(lǐng)域難題，南開(kāi)大學(xué)化學(xué)學(xué)院教授袁明鑒與加拿大多倫多大學(xué)教授Edward H.Sargent合作展開(kāi)深入研究，成功制備出兼具高能量轉(zhuǎn)換效率與高運(yùn)行穩(wěn)定性的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池器件，標(biāo)志新一代光伏技術(shù)取得重大突破。
袁明鑒帶領(lǐng)研究團(tuán)隊(duì)結(jié)合理論預(yù)測(cè)，發(fā)展了一種具有更高熱穩(wěn)定性的合金鈣鈦礦制備策略，該策略徹底解決FACsPbI3鈣鈦礦薄膜組分不均一的問(wèn)題。袁明鑒表示，目前研究團(tuán)隊(duì)正通過(guò)校企合作，積極推進(jìn)符合產(chǎn)業(yè)化需求的高性能鈣鈦礦太陽(yáng)能電池模組的研發(fā)，力求盡快推動(dòng)研究成果的實(shí)際應(yīng)用與產(chǎn)業(yè)化落地。
這一成就與今年6月發(fā)布的《光伏產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利發(fā)展年度報(bào)告（2024）》中提到的中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展和技術(shù)創(chuàng)新活躍度相呼應(yīng)。
報(bào)告指出，近年來(lái)，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)規(guī)?？焖贁U(kuò)張、技術(shù)水平持續(xù)進(jìn)步，創(chuàng)新成果不斷涌現(xiàn)，截至2023年12月31日，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)專(zhuān)利申請(qǐng)總量累計(jì)為16.80萬(wàn)件，有效專(zhuān)利量為7.30萬(wàn)件，有效發(fā)明專(zhuān)利量為2.20萬(wàn)件，均位居全球首位，我國(guó)成為推動(dòng)全球產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新的重要一極，為全球光伏技術(shù)進(jìn)步貢獻(xiàn)了中國(guó)力量。
當(dāng)前我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)已建成包括設(shè)備、生產(chǎn)輔材輔料以及相關(guān)平衡部件、檢測(cè)認(rèn)證服務(wù)等在內(nèi)的完整產(chǎn)業(yè)鏈，覆蓋從硅料生產(chǎn)、硅片加工、電池片及組件制造到檢測(cè)設(shè)備、模擬器等全領(lǐng)域，EVA膠膜、背板、光伏玻璃等原輔材生產(chǎn)優(yōu)勢(shì)也開(kāi)始顯現(xiàn)。產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)技術(shù)創(chuàng)新活躍，專(zhuān)利布局水平不斷提升，近20年硅料、硅片、電池、組件專(zhuān)利申請(qǐng)量分別為12884件、28260件、42751件、47760件。
在光伏產(chǎn)業(yè)新技術(shù)的不斷推動(dòng)下，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)正站在全球能源轉(zhuǎn)型的前沿。面對(duì)供需不平衡的挑戰(zhàn)，技術(shù)創(chuàng)新成為行業(yè)突破困境、實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。
在全球光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展中，中國(guó)逐漸從跟隨者轉(zhuǎn)變?yōu)橐I(lǐng)者。中國(guó)光伏企業(yè)不僅在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)取得了成功，更在全球市場(chǎng)上展現(xiàn)了強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)力。通過(guò)國(guó)際合作和技術(shù)交流，中國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)不斷提升自身的技術(shù)水平和市場(chǎng)影響力。通過(guò)繼續(xù)加大研發(fā)投入，推動(dòng)技術(shù)創(chuàng)新、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)有望在全球市場(chǎng)中占據(jù)更加有利的地位，以應(yīng)對(duì)更為復(fù)雜的貿(mào)易形勢(shì)。
