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跨越与坚守:汉能两条技术路线一年四次刷新世界纪录

来源:华夏时报

浏览量:1386

发布时间:2019-11-18

11月11日,一艘全太阳能动力通勤船在泰国“水上集市”丹嫩沙朵水上市场正式下水。这艘船搭载了汉能MiaSolé柔性组件,在曼谷的光照条件下日发电量可达到3到4度,已能满足在丹嫩沙朵水上市场的日常通勤。


传统燃油动力通勤船给泰国带来了高噪音、高空气污染的环境负担,具有环保、低碳等优点的太阳能动力船就成为降低能耗、改善人居环境更现实的办法。


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曼谷待起航的全太阳能动力通勤船


为打造这艘示范通勤船,泰国ASPP公司找到了汉能晖煜新能源科技有限公司,为其定制一款可靠的、能够负担得起的薄膜太阳能发电系统。此前,汉能美洲公司就曾应厄瓜多尔KARA SOLAR公司要求建造过用于亚马逊区域67公里流域的全太阳能动力船。


汉能拥有柔性铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能组件转换效率的世界纪录。这种组件具有环保、轻质、柔性、抗风、耐高温高湿环境、发电效率稳定等特点,适用于船只。就在近期,经德国弗劳恩霍夫太阳能系统研究所(Fraunhofer ISE)认证,汉能美国子公司MiaSolé铜铟镓硒柔性太阳能电池转换效率生产的大面积商用组件,有效面积转换效率达到18.64%,刷新此前由其自身保持的17.44%的世界纪录。


同样在年内两次刷新世界纪录的,还有汉能成都研发中心高效硅异质结(SHJ)技术。11月7日,经德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)认证,汉能的6吋SHJ电池转换效率达25.11%,成为该项技术新的世界冠军。3个月以前,这个数字是24.85%,为6吋SHJ电池最高转换效率。彼时,这个成绩已经打破了日本保持长达29年之久的世界纪录。


近年来,汉能致力于柔性薄膜太阳能电池的研究与开发,多条技术路线纷纷打破世界纪录。这背后,亦凝结了一群技术人员逆风而行的艰辛努力。


研发,与生命赛跑


25.11%这一数字的背后,是一群汉能人用生命和时间赛跑的悲壮故事。


负责SHJ电池研发的汉能成都研发中心成立于2011年,8年多来,在汉能首席科学家、联席首席技术官徐希翔博士和李沅民博士的带领下,在非晶硅、微晶硅和透明导电氧化物薄膜领域实现了大量创新和经验积累。


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汉能成都研发中心研发产线


2014年初,成都研发中心启动SHJ电池的研发,2017年初,这条技术路线步入正轨。徐李两位博士和团队开始每周七天二十四小时连轴做研发试验,每一次转换效率的提升,都在量产设备和低成本量产工艺的前提下取得。2017年5月,转换效率达到21.75%;2018年8月,已经提升到23.73%,是当年中国再生能源协会光伏专委会收录的中国太阳能电池最高效率。


然而,工作取得突破的好消息接连传来,身体却收到了“坏消息”。2019年元旦,李沅民在美国确诊患上肝癌和肺癌,并且已经扩散到了背部骨头。他只能通过邮件的方式与成都的工程师们沟通,回复一些实验建议。1月下旬,转换效率提升到24.2%,离世界纪录只差0.3%。


5月,大洋彼岸的病危消息传来后,徐希翔决定将成都研发中心年底冲刺世界纪录的计划提前半年实施,为了让李沅民能够亲眼见证他们一起许下的“一年打破中国纪录,两年打破世界纪录”的宏愿。然而,到6月9日李沅民离世时,转换效率仍比日本Kaneka公司的世界纪录低了0.06%。


在收到李沅民的妻子发出的讣告后,徐希翔回复了他们之间最后一条消息:“……你是如此深受年轻工程师们的爱戴。他们都记得你最喜欢引用的亚里士多德的名言——‘反复所为,成就吾身。卓越非一日之功,乃习惯使然’。我们将继续战斗,赢得这场SHJ技术的战争,让光伏为全世界造福。”


8月2日,他们送到德国的最新一组电池转换效率达到了24.85%,成为新的世界冠军。而在11月,通过改善电池钝化层的性能和界面特性,提升电池的开路电压,他们又创造了新的世界纪录。尽管面临资金紧张的困难,一些新设备、新材料无法到位,他们仍然在现有的条件下尝试和坚持。


从硅谷到中国


而对于汉能的技术人员来说,除了在技术路线上不断突破,保持自己在世界的领先地位外,在产品应用上同样付出了巨大的努力。


以MiaSolé为例。2013年1月9日,汉能正式完成对美国铜铟镓硒(CIGS)薄膜太阳能组件制造商MiaSolé的并购。这家2004年成立的光伏企业,曾经获得凯鹏华盈和约翰·道尔等投资公司和投资人的青睐,估值一度超过20亿美金。然而2011年前后,全球市场疲软和政策变动接连袭来,原本就未实现商业化的MiaSolé面临巨大困境,最终被汉能并购。


接手MiaSolé后,汉能首先对产品定位做了修改,将过去主打地面电站的双玻产品改为以柔性组件为主,打造了一系列民用产品。


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位于美国硅谷的MiaSolé


中国人收购海外公司后在原有基础上进行整合,往往面临许多潜在的困难,其中之一便是转换供应链。为控制成本,汉能对MiaSolé进行供应链国产化改造。供应链的转移分成两轮,第一轮是从欧美往亚洲供应链转移,主要是往日、韩以及中国台湾,第二轮再从日、韩、中国台湾往大陆转移。


这一过程耗费了巨大的人力和财力成本。汉能薄膜发电集团副总裁、MiaSolé高端装备产业公司CEO徐晓华举了一个例子:MiaSolé的原料之一冷轧不锈钢卷原先由法国供应商生产,在切换到宝钢后,汉能技术人员花了约两年时间才把良品率提高到原来的水平,最终超过了从前。这一过程中,实验次数超过40次,每次实验光是物料就要耗费400万元。迄今为止,MiaSolé组件80%以上的腔体与零部件都可以在国内找到合格的供应商,90%的物料都已国产化。


汉能MiaSolé首席执行官张杰表示,目前汉能的柔性组件的转换效率已足以与多晶硅太阳能电池一级制造商的最高水平相媲美:“MiaSolé灵活的太阳能解决方案正在为其客户创造新的机会,尤其在发电绿建、电动汽车等尚未发挥太阳能全部潜能的领域。”


截至目前,汉能在高效太阳能技术领域保持了6项世界纪录,并不断刷新:Alta砷化镓单结电池研发效率29.1%,组件转换效率25.1%;MiaSolé大面积商用铜铟镓硒组件转换率18.64%;GSE柔性铜铟镓硒冠军电池转换效率20.06%;Solibro玻璃基铜铟镓硒电池研发效率22.92%;高效硅异质结电池研发效率达到25.11%。与此同时,汉能已经基本实现材料制备、工艺优化、高端装备制造、应用产品开发等关键环节的自主可控,特别是自主研发了多条技术路线的高端装备,已经形成GW级生产能力和累计10GW的交付能力,成为全球唯一具有薄膜太阳能芯片整线研发和交付能力的装备研发和系统集成商。

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