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“與光伏結(jié)緣可以說是命中注定。”宋登元這樣概括自己。盡管已過花甲之年，但宋登元依然躬耕一線。在任英利13年首席技術(shù)官之后，2022年初他轉(zhuǎn)戰(zhàn)一道新能源科技(衢州)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“一道新能”)任首席技術(shù)官，這在業(yè)內(nèi)引起了不小的轟動(dòng)。
數(shù)十年來，他馭光而行，一直在與“光”打交道。
2000年，彼時(shí)已是河北大學(xué)教授的宋登元決定去新南威爾士大學(xué)攻讀博士學(xué)位，師從“世界太陽能之父”馬丁·格林。學(xué)成回國之后，宋登元帶領(lǐng)技術(shù)團(tuán)隊(duì)歷經(jīng)六年攻克了N型單晶硅高效光伏電池技術(shù)難題，并于2014年成功實(shí)現(xiàn)該項(xiàng)技術(shù)年產(chǎn)600MW高效N型雙面光伏電池的產(chǎn)業(yè)化落地，使中國成為繼美國和日本之后，第三個(gè)掌握并規(guī)模化生產(chǎn)N型高效光伏電池和組件的國家。
2022年11月下旬，在接受《中國經(jīng)營報(bào)》記者采訪時(shí)，宋登元?jiǎng)倓偮男聡H半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)(SEMI)中國光伏標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)主席。在他身上，還有不少顯著“標(biāo)簽”：享受國務(wù)院特殊津貼專家、國家“863”科技計(jì)劃項(xiàng)目首席專家、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組專家等。
身兼數(shù)職讓宋登元忙得不可開交，工作把周末都占滿了。他告訴記者，時(shí)間安排不過來時(shí)，只有揀最重要的工作做了。
如今，宋登元參與制定光伏產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)百余項(xiàng)，并將國內(nèi)先進(jìn)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)推向國際。此外，他還是光伏組件綠色回收技術(shù)的主要推動(dòng)者之一。作為中國綠色供應(yīng)鏈聯(lián)盟光伏專委會(huì)副主任、光伏回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展合作中心主任，宋登元正努力推動(dòng)打通綠色光伏產(chǎn)業(yè)鏈“最后一公里”。
與“光”結(jié)緣 時(shí)間回?fù)苤?977年10月。
彼時(shí)，中斷10年的高考制度恢復(fù)，正在張家口張北縣大河公社黑山溝子村下鄉(xiāng)插隊(duì)的宋登元聽著村子里的廣播難掩喜悅。后來，宋登元通過高考成為大河公社唯一考上大學(xué)的知青。因?yàn)閺男酃膿v無線電，他填報(bào)了河北大學(xué)微電子專業(yè)(即芯片專業(yè)，光伏是其中的一個(gè)分支)。
宋登元回憶起這段過往經(jīng)歷，感慨“這確實(shí)改變了自己的命運(yùn)”。1982年，由于成績優(yōu)異，宋登元在大學(xué)畢業(yè)后被留校任教。當(dāng)時(shí)，他在大學(xué)實(shí)驗(yàn)室的研究主要集中在光伏材料上，1989年就發(fā)表了“光誘導(dǎo)化學(xué)氣相淀積非晶硅薄膜及其在太陽電池中的應(yīng)用”的論文，從此與光伏連接在一起。
影響宋登元人生的另一個(gè)轉(zhuǎn)折，便是赴澳留學(xué)。盡管在科研和教學(xué)上順風(fēng)順?biāo)?，一路躍升至電子科學(xué)技術(shù)系主任和教授，但他還是順從內(nèi)心的求知追求，決定在2000年赴澳大利亞新南威爾士大學(xué)留學(xué)，師從馬丁·格林。
新南威爾士大學(xué)位于悉尼近郊，這里氣候宜人，環(huán)境優(yōu)美，緊鄰邦迪海灘，與著名的悉尼歌劇院的距離也不過半小時(shí)車程，尤其是科研氛圍和人文環(huán)境令宋登元眼界大開。新南威爾士大學(xué)的光伏研究中心是全球頂尖的光伏實(shí)驗(yàn)室，具有全球光伏界“黃埔軍校”之稱。
在澳洲讀博和工作的10年期間，宋登元的研究領(lǐng)域覆蓋晶硅電池、多晶硅薄膜電池和第三代硅量子點(diǎn)太陽電池，并研制成了世界上第一個(gè)硅量子點(diǎn)嵌入在碳化硅介質(zhì)中的太陽電池。
回國后，宋登元明顯感覺到，在國內(nèi)科研環(huán)境中，光伏領(lǐng)域研究與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用存在著嚴(yán)重脫節(jié)現(xiàn)象。在2012年的一次調(diào)研會(huì)議上，宋登元直言科技與經(jīng)濟(jì)存在“兩張皮”現(xiàn)象，一些科研院所和高校充斥著科研浮躁和項(xiàng)目選擇上的急功近利。
“我們大學(xué)作為科研主力軍，將論文與考核機(jī)制掛鉤，只要發(fā)表文章就能提職、提薪，而不重視科研成果的產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)化，這導(dǎo)致了產(chǎn)業(yè)化新技術(shù)貧乏。支撐光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展需要的高效低成本技術(shù)成果很少，或難以支持產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。”宋登元向記者表示，“這也是當(dāng)初研發(fā)N型電池項(xiàng)目為什么在國內(nèi)找不到合適的大學(xué)或研究機(jī)構(gòu)合作，而與荷蘭能源研究中心合作的原因。在重視產(chǎn)業(yè)化研究方面，我們應(yīng)該向歐洲學(xué)習(xí)。”
2009年7月，科技部印發(fā)指南文件，將在可再生能源領(lǐng)域的太陽能光伏、風(fēng)力發(fā)電技術(shù)和生物質(zhì)能源開發(fā)與利用等三個(gè)方向建立我國第二批“企業(yè)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”。
宋登元意識(shí)到“這是一個(gè)實(shí)現(xiàn)科技與經(jīng)濟(jì)結(jié)合的極好機(jī)會(huì)”。在他看來，如果企業(yè)有了國家級(jí)實(shí)驗(yàn)室便可以推動(dòng)科技成果加速轉(zhuǎn)化落地，同時(shí)提升國內(nèi)光伏行業(yè)的應(yīng)用基礎(chǔ)研究水平。
這個(gè)實(shí)驗(yàn)室就是后來落地英利的“光伏材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室”，由宋登元擔(dān)任主任，研究方向包括硅材料制備與特性研究、高性能太陽電池及光伏組件研究、光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究、大容量儲(chǔ)能技術(shù)研究等。隨后，宋登元還領(lǐng)導(dǎo)建設(shè)了另外一個(gè)國家級(jí)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室——國家能源光伏技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。
上述兩家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室承擔(dān)了國家“973”計(jì)劃、“863”計(jì)劃、科技支撐和國際科技合作等20余項(xiàng)國家與各部委科技項(xiàng)目以及近百項(xiàng)地方科技計(jì)劃課題。其中，實(shí)驗(yàn)室主導(dǎo)完成的N型單晶硅雙面電池技術(shù)、MWT新型電極結(jié)構(gòu)晶體硅電池產(chǎn)業(yè)化成套關(guān)鍵技術(shù)、新硅烷法制備高純度多晶硅技術(shù)、大容量磁懸浮飛輪儲(chǔ)能技術(shù)等研究成果填補(bǔ)了國家空白。
在宋登元等一批科研工作者的推動(dòng)下，中國光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)真正實(shí)現(xiàn)了自主可控，科技創(chuàng)新突飛猛進(jìn)。截至2021年，中國光伏多晶硅、硅片、電池、組件的產(chǎn)量占全球總產(chǎn)量比例均在80%以上，硅片環(huán)節(jié)甚至達(dá)到95%以上，四個(gè)環(huán)節(jié)產(chǎn)值突破7500億元。
2014年至2021年，中國企業(yè)/研究機(jī)構(gòu)在晶硅光伏電池實(shí)驗(yàn)室效率打破歷史紀(jì)錄高達(dá)42次，覆蓋PERC、TOPCon、HJT等技術(shù)，產(chǎn)業(yè)化晶硅電池效率從19.5%提升到24.5%以上。光伏技術(shù)的每一次進(jìn)步都推動(dòng)著發(fā)電成本的降低。據(jù)統(tǒng)計(jì)，光電轉(zhuǎn)化效率每提升1%，相應(yīng)產(chǎn)能及收益提升，對(duì)應(yīng)度電成本可下降5%～7%。
宋登元用金字塔形象地解釋光伏產(chǎn)業(yè)在中國的崛起，以及技術(shù)所起的重要作用。“金字塔底層是中國建立了世界上最完整的光伏產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)，中間層是人才支撐，頂層是技術(shù)引領(lǐng)。目前中國光伏技術(shù)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)從跟跑到并跑，再到領(lǐng)跑的轉(zhuǎn)變。”
2016年，宋登元在中國可再生能源學(xué)會(huì)光伏專業(yè)委員會(huì)任職時(shí)，提出和創(chuàng)立了“太陽電池中國效率表”來記錄和發(fā)布太陽能電池中國最高轉(zhuǎn)換效率，以推動(dòng)我國光伏技術(shù)走向世界更高峰。但他也感慨，“目前常提及的BSF、PERC、TOPCon、HJT、IBC等電池結(jié)構(gòu)發(fā)明均來源于國外實(shí)驗(yàn)室。我們是一個(gè)光伏制造大國，卻沒有一個(gè)電池結(jié)構(gòu)由中國人創(chuàng)造，要加緊縮短在原始創(chuàng)新方面的差距。”
填補(bǔ)技術(shù)空白
光伏效應(yīng)的發(fā)現(xiàn)可以追溯到19世紀(jì)30年代末，而實(shí)用性晶硅光伏電池則誕生于1954年，由美國貝爾實(shí)驗(yàn)室研制，這里也是“20世紀(jì)最偉大發(fā)明”的晶體管的起源地。
“貝爾實(shí)驗(yàn)室研制的第一個(gè)晶硅電池就是N型硅電池。”宋登元告訴記者，貝爾實(shí)驗(yàn)室1954年將硅光伏電池效率從不足0.5%提升至6%，這也意味著產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用成為可能。在此后的1960年，晶硅電池轉(zhuǎn)換效率又進(jìn)一步提升至14%左右。
光伏產(chǎn)業(yè)鏈制造環(huán)節(jié)主要包括多晶硅、硅片、電池和組件。晶硅電池分為P型與N型兩種，區(qū)別在于P型硅片基底摻雜了硼元素，N型硅片基底則摻雜了磷元素。
由于成本高，早期N型晶硅電池一直被應(yīng)用于空間衛(wèi)星領(lǐng)域。后來科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，P型硅電池比N型硅電池的抗空間高能粒子輻射能力要高，于是20世紀(jì)60年代初基于空間應(yīng)用的硅電池逐漸轉(zhuǎn)向了P型晶硅電池。特別是1973年第一次石油危機(jī)爆發(fā)，國際油價(jià)暴漲，使人們認(rèn)識(shí)到現(xiàn)有的能源結(jié)構(gòu)必須徹底改變，世界各國逐漸加快了對(duì)可再生能源研究與利用，P型晶硅電池也開始從太空走向地面，光伏發(fā)電的地面應(yīng)用進(jìn)一步提速。
從P型電池發(fā)展進(jìn)程看，早期電池結(jié)構(gòu)為BSF，2016年左右，PERC電池開始大規(guī)模量產(chǎn)。
不過，N型電池在地面應(yīng)用不存在宇宙射線的輻射，因此20世紀(jì)80年代以來，N型電池的研究也一直未中斷。
宋登元回顧當(dāng)時(shí)的情形時(shí)表示，全球有兩個(gè)企業(yè)一直堅(jiān)持N型電池技術(shù)路線，一個(gè)是美國的SunPower，另一個(gè)則是日本的三洋。從上世紀(jì)90年代起，這兩家公司分別使用N型硅背接觸(即“IBC”)電池結(jié)構(gòu)和異質(zhì)結(jié)(即“HIT”，因“HIT”被注冊(cè)商標(biāo)，國內(nèi)一般稱“HJT”)
電池結(jié)構(gòu)進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化研發(fā)和生產(chǎn)。盡管這兩類電池成本高，但是效率一直位居行業(yè)前列。
事實(shí)上，N型光伏電池具有顯著的優(yōu)勢(shì)。相比P型電池，轉(zhuǎn)換效率高，光致衰減低，弱光效應(yīng)好，溫度系數(shù)低，全生命周期內(nèi)的發(fā)電量高，被認(rèn)為是P型電池之后電池技術(shù)迭代的發(fā)展方向。不過，由于度電成本性價(jià)比不明顯，因而N型電池市場(chǎng)一直較為小眾。
2004年以來，全球光伏市場(chǎng)呈現(xiàn)爆發(fā)態(tài)勢(shì)，中國光伏產(chǎn)業(yè)隨之崛起。2007年，中國光伏電池產(chǎn)能位居全球第一。在此期間，無錫尚德、保定英利、常州天合、南京中電、蘇州阿特斯、邢臺(tái)晶澳、江西賽維等一批光伏企業(yè)迅速崛起并紛紛赴美上市。
2009年，受金融危機(jī)影響，全球光伏市場(chǎng)陰霾籠罩。這一年年初，宋登元從澳大利亞回國，入職英利擔(dān)任首席技術(shù)官。
英利于1987年由苗連生創(chuàng)立。2007年6月，其旗下英利綠色能源在紐交所成功上市。彼時(shí)，英利在光伏市場(chǎng)的地位可謂如日中天，并在隨后的2010年和2014年連續(xù)贊助兩屆世界杯。不僅如此，英利還一度成為光伏產(chǎn)業(yè)鏈完整性、出貨量位居世界前列的企業(yè)。
作為國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任和企業(yè)技術(shù)帶頭人，產(chǎn)業(yè)技術(shù)方向選擇、提升現(xiàn)有技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力和做好下一代電池技術(shù)儲(chǔ)備都是宋登元需要直面的現(xiàn)實(shí)問題。當(dāng)時(shí)，P型電池技術(shù)在中國光伏市場(chǎng)上炙手可熱，走差異化的N型電池技術(shù)路線便成為英利的最重要戰(zhàn)略選擇。
在苗連生的最終決定下，2009年5月，英利與太陽能電池研究機(jī)構(gòu)荷蘭能源研究中心開始共同開發(fā)高效N型硅雙面PERT電池技術(shù)，苗連生把項(xiàng)目命名為“熊貓”，是珍貴、稀有、技術(shù)尖端的形象比喻。“苗總把自己的辦公室都騰出來作為項(xiàng)目之用，可見對(duì)項(xiàng)目支持的力度之大。”宋登元回憶道。
“熊貓”項(xiàng)目成為光伏材料與技術(shù)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的主攻方向，得到了國家“973”項(xiàng)目、“863”項(xiàng)目和國際合作項(xiàng)目的支持。但該項(xiàng)目面臨的第一個(gè)難題就是供應(yīng)鏈問題。
“當(dāng)時(shí)國內(nèi)外根本沒有制造光伏N型硅片的廠家，只能自己從頭研發(fā)。拉晶爐設(shè)備找不到就自己改造，從日本、美國、德國等國家整合了五六個(gè)品牌。而且，拉出的硅棒還特別短，不像現(xiàn)在能拉到5米長。硅棒尺寸也需要從6英寸改造成8英寸。”宋登元告訴記者，當(dāng)時(shí)我們國家還沒有建成晶硅電池完整的產(chǎn)業(yè)鏈，所以解決N型硅片問題熬過了一段漫長的時(shí)間。
不同于當(dāng)時(shí)主流單面光伏電池，N型熊貓電池的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是正面使用硼擴(kuò)散全覆蓋形成發(fā)射極，背表面磷擴(kuò)散全覆蓋以降低電池背面接觸電阻和復(fù)合速率，然后在正背面絲網(wǎng)印刷電級(jí)，雙面都可以進(jìn)光，這是一種典型的雙面電池結(jié)構(gòu)。
宋登元介紹稱，“當(dāng)時(shí)沒有適合光伏的硼擴(kuò)散爐，與荷蘭Tempress合作才搞定核心設(shè)備。另外，N型雙面電池需要電池正、背兩面印刷，正面需要銀鋁漿。國內(nèi)外尚未生產(chǎn)，最后與德國賀利氏公司一起合作研發(fā)才得以解決。”
在電池工藝制程方面，N型電池比傳統(tǒng)P型電池復(fù)雜。從實(shí)驗(yàn)室走向規(guī)?；a(chǎn)的過程，仍需要解決一系列工藝問題。
宋登元說：“對(duì)企業(yè)技術(shù)人員而言，缺乏的就是一種可以解決問題的分析方法，國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室就是為他們分析和解決問題提供科學(xué)方法和實(shí)驗(yàn)手段。比如，對(duì)于正面發(fā)射極，需要分析影響電池效率不穩(wěn)定或效率低的損失機(jī)制，找到產(chǎn)生這種現(xiàn)象的原因，然后力求從結(jié)構(gòu)、材料和工藝上改進(jìn)，這樣做實(shí)驗(yàn)可以事半功倍。”
令人激動(dòng)的是，熊貓技術(shù)團(tuán)隊(duì)僅用一年時(shí)間便突破難關(guān)研發(fā)出了N型PERT電池。2010年8月，PERT電池轉(zhuǎn)換效率為18.1%，緊接著效率又達(dá)到了18.5%。該效率遠(yuǎn)高于當(dāng)時(shí)主流的P型電池，并且可低成本實(shí)現(xiàn)規(guī)模化生產(chǎn)。
2015年7月，熊貓高效N型雙面組件中標(biāo)國家首批“領(lǐng)跑者”計(jì)劃先進(jìn)技術(shù)光伏示范基地山西大同50兆瓦地面電站項(xiàng)目。彼時(shí)的英利一騎絕塵，在國家科技計(jì)劃項(xiàng)目支持下，N型電池最高轉(zhuǎn)換效率已超過21%，量產(chǎn)效率達(dá)19.7%，而光伏“領(lǐng)跑者”對(duì)技術(shù)產(chǎn)品有嚴(yán)格的指標(biāo)要求，單晶和多晶光伏電池組件轉(zhuǎn)換效率分別達(dá)為17%以上和16.5%以上。
該項(xiàng)目2016年6月并網(wǎng)發(fā)電。宋登元清楚地記得，當(dāng)年9月初，他帶領(lǐng)技術(shù)人員來到光伏“領(lǐng)跑者”大同示范基地。“當(dāng)天英利的電站發(fā)電量達(dá)到了30萬度，而緊鄰的電站才25萬度的發(fā)電量，很多人都很驚訝。”這是N型雙面電池組件最大規(guī)模的實(shí)證電站發(fā)電數(shù)據(jù)，證明了N型雙面電池技術(shù)的優(yōu)越性。
宋登元表示，從技術(shù)攻關(guān)到生產(chǎn)裝備配套和工藝改進(jìn)，我們先于國內(nèi)同行試水，打通了N型技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)，為行業(yè)N型技術(shù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)，提供了參考經(jīng)驗(yàn)。它意味著，繼美國和日本企業(yè)量產(chǎn)N型電池之后，中國成為第三個(gè)大規(guī)模生產(chǎn)N型電池組件的國家，填補(bǔ)了國家技術(shù)空白，而且成本比國外低30%。
搏浪再戰(zhàn)
從事光伏技術(shù)研究30余年來，宋登元發(fā)表研究論文260余篇，獲國家和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)勵(lì)10余項(xiàng)。
相比做基礎(chǔ)研究，他更熱衷于投身產(chǎn)業(yè)。
宋登元回憶稱，2005年10月，在上海舉行的光伏展會(huì)上，第一次見到了英利“掌舵者”苗連生。當(dāng)時(shí)，苗連生便向正在新南威爾士大學(xué)馬丁·格林第三代光伏電池研究項(xiàng)目組工作的宋登元發(fā)出邀請(qǐng)。
“記得當(dāng)時(shí)苗總說，在國外當(dāng)‘二等公民’沒有意思，回來吧，咱們一塊干，把你學(xué)的知識(shí)轉(zhuǎn)化成產(chǎn)品更有價(jià)值。”宋登元非常感動(dòng)。后經(jīng)英利力邀，2009年3月，宋登元決定回國。
“做基礎(chǔ)研究與產(chǎn)業(yè)的距離相對(duì)較遠(yuǎn)，很難直接感受到將技術(shù)轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品的成就感，并為產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供動(dòng)力支持，這也是我為什么喜歡產(chǎn)業(yè)的原因。”宋登元表示。
在英利，宋登元一呆便是13年，盡管期間英利經(jīng)歷了最困難的時(shí)刻與行業(yè)各種“挖人”的誘惑。
2022年，光伏技術(shù)迭代的浪潮風(fēng)起云涌，并被認(rèn)為是N型電池技術(shù)規(guī)模量產(chǎn)的元年。特別是隨著P型PERC電池效率接近極限，光伏企業(yè)正試圖通過TOPCon、HJT、IBC等為代表的N型電池進(jìn)行技術(shù)迭代，提升效率，進(jìn)一步降低成本。這一年初，作為中國N型光伏電池技術(shù)領(lǐng)軍人物的宋登元加入一道新能。
在采訪中，宋登元并未回避記者提問，他講述了英利和一道新能兩個(gè)企業(yè)對(duì)自己“光伏人生”的重要意義，并表示，“在企業(yè)最艱難的時(shí)候一直沒有離開，還是因?yàn)閷?duì)英利感情深厚，感恩苗總的知遇之恩。入職一道新能是因?yàn)樗俏覈鴮?duì)TOPCon高效N型電池研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的先鋒代表，不想錯(cuò)過N型技術(shù)變革大潮以及國內(nèi)‘雙碳’戰(zhàn)略下光伏千載難逢的發(fā)展機(jī)遇，希望能夠再為光伏行業(yè)做點(diǎn)事兒。”
一道新能由同為首席技術(shù)官出身的劉勇在2018年創(chuàng)立，被認(rèn)為是光伏行業(yè)的“新一線”標(biāo)桿企業(yè)。經(jīng)過數(shù)輪融資后，一道新能陸續(xù)引入三峽資本、招商局創(chuàng)投、北京京管股權(quán)投資基金等戰(zhàn)略投資伙伴。公司從成立之日起開始布局N型TOPCon技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化，已經(jīng)成為N型光伏技術(shù)的引領(lǐng)者之一。目前該公司正大力推動(dòng)N型TOPCon技術(shù)的產(chǎn)能騰飛，2023年該技術(shù)電池和組件產(chǎn)能有望各達(dá)到30GW。
TOPCon電池結(jié)構(gòu)的概念，由德國Fraunhofer太陽能研究所于2013年首次提出。繼N型PERT實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化之后，TOPCon電池由國內(nèi)企業(yè)推動(dòng)，并成功實(shí)現(xiàn)規(guī)?；慨a(chǎn)的N型電池技術(shù)，同時(shí)一道新能早在2018年就建立了N型TOPCon技術(shù)研發(fā)線。
“一道新能厚積薄發(fā)與劉勇董事長的大力支持，使我抓住了光伏發(fā)展的又一次機(jī)遇。”宋登元說。入職一道新能后，宋登元帶領(lǐng)規(guī)劃了公司的技術(shù)路線圖。在他看來，TOPCon電池技術(shù)是目前為止晶硅電池最完美的電池結(jié)構(gòu)，可以滿足光伏產(chǎn)業(yè)對(duì)技術(shù)高效低成本的要求。一道新能目前TOPCon電池產(chǎn)業(yè)化效率已突破了25%，明年年底的目標(biāo)是效率達(dá)到26%。但這種電池效率極限28.7%，最接近晶體硅光伏電池極限效率29.43%。
對(duì)于未來，宋登元表示，“我們與新南威爾士大學(xué)馬丁·格林教授合作正在開發(fā)面向27%效率具有自誘導(dǎo)多晶硅沉積的下一代雙面鈍化TOPCon電池技術(shù)，同時(shí)也在合作攻克效率超過30%的硅基單線態(tài)裂分太陽電池技術(shù)。”
值得一提的是，除TOPCon之外，HJT、IBC、ABC、HPBC、鈣鈦礦等電池技術(shù)也在被積極推進(jìn)產(chǎn)業(yè)化，且呼聲很高。
不過，宋登元認(rèn)為，未來能夠大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化的主流晶硅光伏技術(shù)種類不會(huì)太多，因?yàn)楣夥哪茉磳傩詻Q定了它將朝著低成本方向發(fā)展，而高成本是阻礙很多實(shí)驗(yàn)室的新技術(shù)發(fā)展壯大的屏障。
在宋登元看來，光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化不僅要具備一個(gè)非常完整的產(chǎn)業(yè)鏈生態(tài)，而且該技術(shù)還要在具備高效率和高穩(wěn)定性的同時(shí)，具有成本競(jìng)爭(zhēng)力。“光伏發(fā)電轉(zhuǎn)化效率高，發(fā)電量高，但如果最終度電成本高，市場(chǎng)也是做不大的。”
這也是中國光伏技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的一個(gè)現(xiàn)實(shí)。P型PERC電池技術(shù)在全球范圍內(nèi)得到廣泛應(yīng)用，便是最好的例證。
P型PERC電池技術(shù)最早是由馬丁·格林實(shí)驗(yàn)室于1982年發(fā)明，2012年德國SolarWorld率先實(shí)現(xiàn)PERC電池小批量量產(chǎn)，隨后韓華Q-Cells、晶澳科技、隆基綠能、天合光能、晶科能源等公司跟進(jìn)并持續(xù)提升了電池轉(zhuǎn)換效率。自2016年開始，P型PERC電池還實(shí)現(xiàn)了雙面發(fā)電及產(chǎn)業(yè)化。
與BSF電池技術(shù)相比，P型PERC電池表現(xiàn)出了效率優(yōu)勢(shì)。與N型PERT等電池技術(shù)相比，效率接近且具有成本優(yōu)勢(shì)。毫無疑問，PERC成為繼BSF電池技術(shù)之后產(chǎn)業(yè)化的“天選之子”。2019年，PERC電池市場(chǎng)份額超過BSF電池，成為晶硅主流電池技術(shù)。
如今，PERC電池技術(shù)仍是市場(chǎng)主流，但新的N型技術(shù)迭代浪潮已至，也難免被歷史的車輪碾壓。
宋登元說：“光伏的屬性是一種新能源產(chǎn)品，它需要與常規(guī)化石能源競(jìng)爭(zhēng)，實(shí)現(xiàn)能源革命。不像航天工業(yè)成本約束低，也不像手機(jī)高價(jià)接受能力強(qiáng)，光伏成本只有低到與煤電、水電可以競(jìng)爭(zhēng)時(shí)才能實(shí)現(xiàn)清潔能源替代。”
爭(zhēng)奪技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)話語權(quán)
除了忙于企業(yè)技術(shù)和產(chǎn)品研發(fā)之外，還有一些“重要而有意義”的事讓宋登元頗費(fèi)精力。其中，參與國內(nèi)外光伏產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的制定，是宋登元一項(xiàng)重要行業(yè)工作。
除了擔(dān)任SEMI中國光伏標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)主席，宋登元還是國際IEC TC82光伏標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)委員，以及中國光伏行業(yè)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)的電池工作組組長。
一年當(dāng)中，宋登元需要在每一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)組織里參加多次專題會(huì)議，研究制定和審閱即將出臺(tái)的光伏標(biāo)準(zhǔn)。他深感責(zé)任重大，特別是涉及國際標(biāo)準(zhǔn)的部分。以SEMI中國光伏標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)委員會(huì)為例，它是國際協(xié)會(huì)組織SEMI的重要分支，旨在研究推廣產(chǎn)業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，引領(lǐng)和規(guī)范全球光伏技術(shù)落地、革新和產(chǎn)業(yè)協(xié)同發(fā)展，也是中國參與SEMI國際標(biāo)準(zhǔn)制定的重要平臺(tái)。
目前，制定國際標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)成為彰顯一個(gè)國家核心競(jìng)爭(zhēng)力的關(guān)鍵要素，發(fā)達(dá)國家高度重視國際標(biāo)準(zhǔn)在國際競(jìng)爭(zhēng)中的地位。
“若中國的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)轉(zhuǎn)化成國際標(biāo)準(zhǔn)，這不僅體現(xiàn)了我國光伏產(chǎn)業(yè)的核心競(jìng)爭(zhēng)力，而且還可以搶占先機(jī)，獲得未來市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。特別是，中國已經(jīng)成為全球第一大光伏裝機(jī)和應(yīng)用大國，更不能將標(biāo)準(zhǔn)的話語權(quán)交給他人。”宋登元說，誰制定的標(biāo)準(zhǔn)為世界所認(rèn)同，誰就掌握了產(chǎn)業(yè)規(guī)則的話語權(quán)。要全力推動(dòng)和重視參與國際標(biāo)委會(huì)等工作，這樣中國標(biāo)準(zhǔn)才能上升到國際標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)從技術(shù)引領(lǐng)到技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)雙引領(lǐng)的跨越。
作為國內(nèi)外的光伏標(biāo)準(zhǔn)專家，宋登元已經(jīng)領(lǐng)導(dǎo)建立了國家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地(光伏)，主編和參與制定了光伏技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)120余項(xiàng)，其中有不少標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)升級(jí)為國際標(biāo)準(zhǔn)。
推進(jìn)光伏組件綠色回收技術(shù)落地，是宋登元忙碌的另一件行業(yè)事情。
目前，光伏產(chǎn)業(yè)鏈從制造環(huán)節(jié)，再到電站應(yīng)用端已經(jīng)實(shí)現(xiàn)無污染，但是退役光伏組件的不當(dāng)處理，也會(huì)給環(huán)境帶來隱患。因此，光伏組件回收也被稱為光伏綠色鏈條的“最后一公里”。
作為國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組專家、光伏回收產(chǎn)業(yè)發(fā)展合作中心主任，宋登元積極投身光伏組件回收工作。在他看來，這是一件對(duì)光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展至關(guān)重要的事情。光伏產(chǎn)業(yè)目前已發(fā)展到如此大的規(guī)模，缺乏綠色回收體系將限制其健康可持續(xù)的發(fā)展。近兩年，宋登元時(shí)常出現(xiàn)在相關(guān)行業(yè)會(huì)議及技術(shù)論壇等場(chǎng)合，廣泛參與討論，積極推動(dòng)工作落地。
早在“十二五”時(shí)期，國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“可再生能源與氫能技術(shù)”重點(diǎn)專項(xiàng)總體專家組便考慮到了光伏產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)發(fā)展，開始支持光伏組件回收研究工作。宋登元告訴記者，“那時(shí)候，我們建議做一個(gè)光伏組件回收國內(nèi)外現(xiàn)狀調(diào)研，這屬于一種軟課題，涉及各國回收技術(shù)的進(jìn)展研究。”
“十三五”時(shí)期，由中科院電工所牽頭13家光伏企業(yè)和科研院所，實(shí)施國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃可再生能源和氫能技術(shù)重點(diǎn)專項(xiàng)“晶硅光伏組件的回收處理成套技術(shù)和裝備”項(xiàng)目。宋登元作為項(xiàng)目責(zé)任專家，指導(dǎo)項(xiàng)目實(shí)施。
“項(xiàng)目成果頗豐，目前項(xiàng)目自驗(yàn)收已完畢。”宋登元說，進(jìn)入“十四五”時(shí)期，國家更加重視光伏組件回收問題，并密集出臺(tái)相關(guān)政策，推動(dòng)廢舊光伏組件回收利用技術(shù)研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。因此，接下來就是如何推動(dòng)組件回收產(chǎn)業(yè)化了。
事實(shí)上，不管是作為高等院校教授、企業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)帶頭人、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)“拓荒者”還是產(chǎn)業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和綠色回收推動(dòng)者，回首過去，宋登元的個(gè)人命運(yùn)與國家大力發(fā)展新能源的時(shí)代背景都是緊密相連的。
臨近采訪結(jié)束，宋登元說道：“能有幸趕上光伏新能源快速發(fā)展的時(shí)代大潮，特別是在‘雙碳’目標(biāo)下可以為國家能源轉(zhuǎn)型盡一份力量，這既是機(jī)遇更是責(zé)任。”
原標(biāo)題：“馭光者”宋登元：與光伏打交道的33年
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