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对话沈辉:光伏企业如何抓住技术机遇穿越行业周期?华体会体育

2024-02-02 21:01:38
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  新的一年来临之际,光伏行业依然处于触底下行走势中。华体会体育产能过剩、低价竞争、停产裁员,成为最近一段时间的行业热词。

  是什么造成了光伏行业又一次陷入周期轮回的怪圈?何时能够触底回升、看到春日曙光?行业企业如何才能安全度过这轮寒冬?怎样才能依靠技术创新的力量穿越周期?

  就这些行业关心的重要话题,华夏能源网(公众号hxny3060)近日专访了长三角太阳能光伏技术创新中心主任沈辉。沈辉表示,光伏技术迭代的周期正在加快,企业要加大研发力度,把握住技术迭代中的机遇,而不是盲目投资、赚快钱。

  沈辉还强调,技术创新是企业的生命力,有自己的独到技术,避免同质化竞争,企业才能免于被行业淘汰。

  华夏能源网:2023年可谓是光伏技术迭代之年,也被认为是n型元年,n型电池及组件的市场占有率逐步提升。您如何看待n型技术的未来空间?从光伏行业发展历史来看,太阳能电池每一轮技术是否有明显周期性?周期一般有多长?

  沈辉:最早从贝尔实验室做出来太阳能电池,就是n型太阳能电池,但是后来发觉n型太阳能电池用在太空的时候效果比较差,容易衰减。后来就试验了p型太阳能电池,用在太空中效果相对较好。

  因此,在上世纪八九十年代,一些光伏企业发展起来的时候,就沿用了太空场景的太阳能电池工艺,即p型太阳能电池。再到后来,我们发现了p型太阳能电池的一些缺陷。p型太阳能电池中有硼−氧对,导致衰减比较严重。相较之下,n型太阳能电池更加可靠。在这种情况下,n型就发展起来了。

  太阳能电池技术的发展开始是比较漫长的,最开始都是铝背场技术,当时的太阳能电池光电转换效率只有13%。我进入这个行业时,15%、16%都是高效电池了。后来,马丁·格林提出来的PERC电池,在电池的表面钝化方面做了一些精细化的工作,迅速地把电池效率提高到17%、18%甚至20%左右。

  在PERC电池发展的同时,n型电池的研发也在进行。美国、德国、日本、澳大利亚都做了一些高效太阳能电池的工作。日本的硅异质结(SHJ),德国的TOPCon,美国的BC电池,都逐步发展起来。但是主要是在实验室里面,以及几个GW的小规模产线,甚至有的n型太阳能电池根本就没有在国外商业化。再后来,是我们中国人发挥了聪明才智,才让太阳能电池技术的产业化逐步发展起来。

  从现在来看,光伏电池技术的周期迭代明显地加快了。实际上,TOPCon是一个比较新的概念。硅异质结-SHJ,包括BC电池都有几十年的发展时间了,它们很早就被提出,但是一直鉴于规模,鉴于技术、工艺、设备而没有发展起来。但是,我们中国现在形成了完整的产业链,有很多做装备、做材料的公司。而国外都是单枪匹马,没有联合。所以,我觉得,是中国加快了技术迭代的周期。

  华夏能源网:您怎样看待钙钛矿及钙钛矿叠层电池,它们未来的市场空间有多大?产业化还有多久可以实现?目前一些钙钛矿企业声称开始“建设GW级产线”,并借助这一热门技术创新,吸引了规模不小的融资。您怎么判断钙钛矿技术的成熟度?目前真的到了做GW级产线的阶段了吗?

  沈辉:近几年钙钛矿的研究比较热,包括大学研究所、企业和投资者。我本人不做钙钛矿,这么多年来我一直坚守硅,因为我认为,硅是主流产品,硅很难被替代。

  钙钛矿有其优点,作为一个新的种类,它材料选择范围比较广,工艺相对比较简单。不过,不管是钙钛矿单结电池,还是钙钛矿叠层电池,我认为要先使用起来,才能发现其中存在的问题。

  大家对新型材料的追捧是可以理解的。但是,几十年来,都是硅电池一统天下,想撼动硅电池的地位还是很难的。一个电池不能只用三年、两年,晶体硅电池能经历几十年的考验,它的技术、经济性、可靠性都是经过考验的。

  社会上有这样一种声音:“钙钛矿的时代来了,要取代晶体硅了”。我觉得这有点太乐观了,我认为,在非常久的时间内,晶体硅的主流产品地位很难被撼动。

  那么,什么时候晶体硅能被取代呢?我觉得,到半导体不用硅材料的时候,那时,太阳能电池自然而然就要改朝换代了。但是现在,好像看不出这一天能到来。

  目前一些前沿实验室和企业,通过钙钛矿跟晶体硅结合,创造出了很多转换效率的世界纪录,这是非常好的发展趋势。实际上,跟硅结合做叠层,不仅是这一种材料,我觉得还会有更多的材料研发出来。

  另外,在2018年,我们就发表过文章,指出晶体硅跟钙钛矿叠层的电池,也存在很多问题。比如,如何保持电流的一致性。我觉得这个问题很难解决,所以大家也不要太乐观。叠层电池是个方向,这没有问题。但是,我们不要取代什么,先把自己做好。

  有的企业说要产业化,当然我希望它能产业化,薄膜电池有它的优势。但是我觉得,钙钛矿应该先着重在细分市场的应用,先使用起来,才能发现问题,才能改进。

  华夏能源网:光伏行业处在一个新技术涌现的时代。新技术从实验室走向产业应用要遵循怎样的规律?

  沈辉:很多东西都是从实验室开始的,我觉得实验室走到产业化要经过很多的过程,小试、中试,也包括解决装备问题。

  当一些技术还是空中楼阁的时候,做1万个产品,其中有1个、2个合格的,这是没有用的。对于工厂来讲,合格率要100%或者97%、98%,达到一个极限,那才能够推广,才能有商业化价值。

  很多技术都不是三天两天研发的,都要经过很多年的努力,要很多人团结起来,协同创新才能做到。因此,我觉得,技术从实验室走向产业化,所要遵循的规律是,大家要协同创新,加强合作。

  另外,要注意装备、材料、工艺的创新。此外,还要注意瞄准细分市场、应用场景,看实际需要。比如太空场景,和车船上的BIPV和车船等应用场景,它们的特点就是不一样的。

  华夏能源网:光伏行业历史上的电池技术虽然都由国外率先发明,但是却是中国率先将其产业化的。中国的光伏产业当下最核心的竞争力是什么?未来如何进一步加强中外合作与国际化发展?

  沈辉:近几百年来的中国,在科技上面,是被世界甩在后边的。太阳能电池也是这样,从贝尔实验室最早发明这个东西,然后德国、日本等都在研究。21世纪以来,大家才认识到科技创新的重要性。

  原创都是国外的,半导体材料这些理论,基本上是国外科学家的智慧结晶。但是,中国企业家在产业化方面发挥了很重要的作用。特别是改革开放以后,把国外的先进技术积极消化,继续创新。

  为什么德国人、美国人放弃了晶体硅?因为他们认为晶体硅没办法产业化,对他们来讲是天价。是我们中国人把它做成萝卜白菜的价格,跟煤电能竞争。这只有电池技术的科学知识是不行的,还要掌握装备技术、材料技术、工艺技术,以及管理的技术,在这几个方面中国人形成了协同创新。做到这一点是惊天动地的,所以我说,中国光伏怎么称赞、怎么歌颂都不为过。

  国外确实做到让光伏从0到1了,但从1到10,从10到100,都是中国人完成的。这一过程,不是简单的模仿,国外没有教给我们现成的制备工艺,没有提供给我们现成的设备,我们不能有钱就马上生产,我们做了很多事。

  但是,我们缺少总结。随着光伏产业的发展,我们是挣钱了,我们把公司做大了、上市了。但我们缺少总结,缺少一套理论。所以,我们要培养思想家,你看爱因斯坦著名的名言Imagination is more important than knowledge,就是想象力比知识更重要。

  但是,大家忙于互相竞争,没有时间思考,而且企业很难团结起来。比如,国外的文章都是几十个单位联合起来写的,我们中国有吗?我们中国人想的是要抢先别人一小块,最后的结果是大家都不成气候。而若要合在一起,那将是汪洋大海。所以,我们中国人要有协作精神。

  华夏能源网:您在最近一次演讲中提到,中国光伏行业缺少“爱因斯坦”式的人物(见华夏能源网报道《沈辉教授:中国光伏行业仍缺少“爱因斯坦”式的人物》)如果想要推动“爱因斯坦”式的人物诞生,未来业界还需要在哪些层面努力?

  沈辉:我对爱因斯坦很崇拜,他的故居我去了很多次,他的书我收集了很多本。爱因斯坦是个很浪漫的人,但不是绝顶聪明的人。因为科学家不需要聪明,科学家就要执着、有耐心。

  我们太阳能电池走到今天这一步,科学的原创,基本上是源自国外的。我们主要在产业化的技术方面,进行了重大突破。但是,在新的思想、新的思路、新的机制等方面,我们存在缺陷。我为什么提爱因斯坦?因为爱因斯坦提出了光子的概念。爱因斯坦光电效应方程,圆满解释了光电效应现象,为太阳能电池提供了强大的理论基础。

  研发太阳能电池主要面临两个问题;一是尽量多的吸收光,二是尽量小的损耗电。光子进去,电子出来,为什么到今天地面上太阳能电池连30%的光电转换效率都达不到?那余下的70%的光到哪去了?这说明我们没能好好的利用光。关于光的利用的研究,我们停滞不前。所以,我就一直在讲,我们缺少像爱因斯坦这样的伟大的思想家、科学家。

  现在太阳能电池效率的提高,最大的难点就是光的利用问题。我一直在想,如果有一个新的物理机制、理论,被发现、总结出来,那么无疑对我们太阳能电池的发展有很大的推动作用。甚至只是在材料上有所突破,我们的太阳能电池的效率就能达到30%、40%。但是现在限于物理机制,我们没有突破。当然,在新材料方面,现在已经有些企业开始利用光转膜技术,光转膜可以把高能量的光尽量利用起来,这是好事情。

  在上个世纪,太阳能电池上限的理论建立以后,太阳能电池的科学大厦就建成了,之后主要是技术方面的进步。到今天,我们需要有科学理论的突破。太阳能电池的电学问题已经解决了80%-90%,还有10%,因此,电学研究虽然还可以继续向前推进,但却变得很难了,而光还有70%都没有利用起来,所以光学领域有大量的空间等着我们去探索。

  华夏能源网:您觉得从本土的科研机制和人才激励等方面,学术界与行业分别可以做哪些努力?

  沈辉:我觉得现在的太阳能电池的研发,第一,应该关注如何联合创新。第二,如何培养人才,这也是我来到光伏中心的初衷,就是与企业一起把上面两点做好。

  现在一个很大的缺陷是,我们光伏产业发展得非常快,但是人才跟不上,人才缺乏是目前最迫切的。每家企业都缺少研发人员,我们不应该是一般的生产,而要在物理机制上面有所探索。但我们的人才严重不足。我想,联合创新,我们可以加强国际合作,加强高校、研究机构和企业的合作。在人才方面,我们需要更多的年轻人成长起来。

  华夏能源网:价格下跌、产能过剩贯穿了过去一年,到年底,部分企业产线开始停产,光伏制造业面临洗牌。同时也有业内人士说“先进产能,永不过剩”。如何理性看待目前的光伏寒冬?这一轮寒冬大概会持续多久?

  沈辉:关于产能过剩,多少年来一直都有人在说。那么,我可以很负责任地讲,太阳能电池这么多年来一直到现在,都没有过剩过。如果上半年过剩了,下半年就会不够卖的。

  当然了,这两年比较特殊,因为疫情很多产业都被影响,唯有光伏没受影响,光伏大踏步地发展,因此很多企业跨界而来投身于这一行。所以,市场目前显得有些混乱。

  短期的过剩可能是出现了,但是从长期来讲,远没有过剩。2022年太阳能光伏发电占全球发电量不足5%,但是,未来我们要达到10%,甚至20%,我们要成为主力能源。要达成这样的目标,我们的产能翻几个跟头都跟不上。

  从长远来看,这个市场是非常巨大的。我非常同意,先进的产能是不会被淘汰的。将来优胜劣汰,先进的产能肯定可以发展起来。我觉得要提醒很多企业注意,不要盲目投资,要按照节奏来,理性化投资。技术都有周期性,抓住这个机会了,你就会盈利,你就发展;要抓不住好的机会,你就失败。

  另外,我们要布局全球。现在,中国企业已经开始在美国、东南亚、中东开始布局了。将来,我们要继续在国际上建厂。我们要把中国光伏做成对全世界有影响的一个品牌,在全球占有举足轻重的地位。

  光伏制造业的寒冬持续多久很难判断。相比光伏制造业来说,我觉得更应该下大力气发展光伏应用。我之前做报告的时候经常说,各个地方政府一定要记住,现在大力发展光伏制造产业是对的,但是也要把光伏产品用起来。这么好的东西,我们要用足了,我们用足了再给别人用,哪能好东西我们自己不用呢?

  怎样发展光伏应用?首先要规划,比如说,每个省、每个市什么时间实现5%或者10%的光伏发电占比。将省市的规划与双碳目标联系在一起。多用一点光伏发电,就少用一点煤,就减少了环境的负担。除此之外,电网的问题也要注意解决。

  华夏能源网:寒冬之中也蕴含着很多机会,您觉得什么样的技术以及什么样的企业是能够有发展机会?对当下业内的价格战,您有什么看法和建议?

  沈辉:在寒冬中能够有机会的企业,应该有远大的目标,研发能力也要很强,另外,它的国际销售网络也要做得好,要有一个好的品牌、质量要好。

  要有好的产品、好的技术,就不会被淘汰。企业要抓紧时间,一定不能停止研发,一旦技术跟不上,就将落后,将面临被淘汰的风险。

  因此,企业要把内功练好,要有远大目标,不要一味追求赚快钱,坚守长期主义的企业一定能成功。

  关于价格战,我认为只是短期行为。如果企业本身实力不强,靠价格战是撑不了多久的。只有实力强大的企业才能在价格战中活下来,才能继续前进。

  企业一味地扩大规模,但没有效益,是没有用的。所以我说,要根据市场需求,理性经营。不要企业越做越大,做到最后把企业做没了。

  华夏能源网:从行业发展历程看,技术创新在其中起到了怎样的作用?光伏企业是否可以从中得到一些借鉴,以穿越产业周期?

  沈辉:对一个企业来说,技术创新就是生命力。没有技术创新,只依靠模仿,是没有用的。你的模仿总是落后于人家的原创,而且模仿的节奏一旦慢下来,企业就死掉了。所以,只有自己来革新,通过技术创新避免同质化竞争。我希望中国的企业将来都能形成自己独到的技术,而不是千篇一律,这样行业也才能发展得更好。

  关于技术创新,我们要加强学习,要国际交流。要对基础理论、设备、工艺等方面,展开广泛、深入的讨论。特别是,中国光伏现在已经形成一个生态,整个产业从源头到最后,都能形成良好的配合。在这样一个良好的生态圈中,创新才有活力,才能持续。

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