英利能源：用創(chuàng)新成果助力“雙碳”目標(biāo)實(shí)現(xiàn)

文/本刊記者 段永利

英利能源研發(fā)人員就如何改進(jìn)單面刻蝕技術(shù)進(jìn)行反復(fù)探索論證

作為深耕光伏行業(yè)超過(guò)20年的技術(shù)領(lǐng)先型企業(yè)，英利能源發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱“英利能源”）始終致力于光伏技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用，推動(dòng)能源綠色轉(zhuǎn)型、構(gòu)建現(xiàn)代化新能源體系。英利能源現(xiàn)已發(fā)展成為集技術(shù)研發(fā)、智能制造、電站開(kāi)發(fā)建設(shè)運(yùn)營(yíng)為一體的光伏智慧能源解決方案提供商。1999年承接國(guó)家第一個(gè)年產(chǎn)3兆瓦多晶硅太陽(yáng)能電池及應(yīng)用系統(tǒng)示范項(xiàng)目，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)不能商業(yè)化生產(chǎn)多晶硅太陽(yáng)能電池的空白。以“生產(chǎn)老百姓用得起的綠色電力”為使命，依托長(zhǎng)期積累形成的技術(shù)優(yōu)勢(shì)、品牌優(yōu)勢(shì)和文化優(yōu)勢(shì)，成為全球領(lǐng)先的太陽(yáng)能光伏企業(yè)，是世界杯首家可再生能源贊助商。

創(chuàng)新的基因在延續(xù)

英利能源高度重視光伏前瞻技術(shù)創(chuàng)新和關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)，擁有“國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地（光伏）”等五大國(guó)家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)，通過(guò)這些平臺(tái)及時(shí)將科技創(chuàng)新成果進(jìn)行轉(zhuǎn)化，引領(lǐng)光伏技術(shù)的發(fā)展。一直以來(lái)，英利能源都不斷加大關(guān)鍵技術(shù)和新技術(shù)、新材料科研攻關(guān)，全面提升企業(yè)科技創(chuàng)新能力和科研水平。通過(guò)開(kāi)展對(duì)外合作、產(chǎn)教融合，與荷蘭國(guó)家能源研究中心、澳大利亞新南威爾士大學(xué)、美國(guó)杜邦、中科院半導(dǎo)體研究所等國(guó)內(nèi)外100多所單位建立了科研合作關(guān)系，共同開(kāi)展了500多項(xiàng)合作研究，構(gòu)建了廣泛的國(guó)際化科技創(chuàng)新合作體系。

在創(chuàng)新體系引領(lǐng)下，截至目前，公司累計(jì)研發(fā)投入35億元，先后承擔(dān)國(guó)家“863計(jì)劃”“973計(jì)劃”、國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目31項(xiàng)，申請(qǐng)專利2039項(xiàng)，主持和參與編寫(xiě)國(guó)際、國(guó)家及行業(yè)等標(biāo)準(zhǔn)118項(xiàng)，成為光伏行業(yè)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的領(lǐng)跑者。相繼被評(píng)為國(guó)家創(chuàng)新型試點(diǎn)企業(yè)、國(guó)家火炬計(jì)劃重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)、工業(yè)企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)運(yùn)用試點(diǎn)企業(yè)、企業(yè)知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略實(shí)施先進(jìn)集體等。

依托創(chuàng)新平臺(tái)，英利能源以科技創(chuàng)新為支撐，圍繞高性能太陽(yáng)電池及組件研究、光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎(chǔ)及應(yīng)用研究等方面，開(kāi)展競(jìng)爭(zhēng)前沿共性技術(shù)研究并取得重要成果，通過(guò)平臺(tái)的良好運(yùn)行，取得了一大批在光伏領(lǐng)域具有領(lǐng)先性和影響力的創(chuàng)新成果，并掌握了一系列光伏行業(yè)的關(guān)鍵技術(shù)，某些成果已經(jīng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的雙豐收，帶動(dòng)了光伏行業(yè)的發(fā)展。同時(shí)也為企業(yè)的發(fā)展注入了新的活力，助推了企業(yè)創(chuàng)新升級(jí)。

英利能源董事長(zhǎng)尹緒龍說(shuō)，公司一直以技術(shù)變革為抓手，聚焦產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級(jí)。依托中國(guó)光伏領(lǐng)域唯一的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地輸出核心技術(shù)，同時(shí)提升企業(yè)技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)力、完善產(chǎn)能布局、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)升級(jí)。著力開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)、新工藝、新方法，提高自主研發(fā)能力，加大科研投入，提升科研裝備水平。

目前為止，英利能源獲國(guó)家級(jí)和省部級(jí)科技進(jìn)步獎(jiǎng)21項(xiàng)、科技鑒定成果28項(xiàng)，其中4項(xiàng)科技成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平、19項(xiàng)科技成果達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。隨著“30·60”目標(biāo)成為我國(guó)實(shí)現(xiàn)綠色發(fā)展的要求，光伏產(chǎn)業(yè)再次迎來(lái)新的發(fā)展機(jī)遇。英利能源也抓住了這個(gè)利好時(shí)機(jī)，利用技術(shù)研發(fā)優(yōu)勢(shì)，以國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地(光伏)建設(shè)為契機(jī)，實(shí)現(xiàn)從光伏技術(shù)引領(lǐng)到技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)雙引領(lǐng)；以技術(shù)和質(zhì)量為核心，以市場(chǎng)為導(dǎo)向，以調(diào)整產(chǎn)能布局、轉(zhuǎn)換經(jīng)營(yíng)模式、完善銷(xiāo)售網(wǎng)絡(luò)、強(qiáng)化成本管理為抓手，從而為我國(guó)光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展作出更大貢獻(xiàn)。

創(chuàng)新方法助力“雙碳”

在“碳達(dá)峰、碳中和”背景下，光伏產(chǎn)業(yè)成為助力綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展和實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的重要手段之一。到2025年，全國(guó)風(fēng)電、光伏發(fā)電發(fā)電量占全社會(huì)用電量的比重將達(dá)到16.5%左右。河北省光伏裝機(jī)總量位列全國(guó)第二，占比約9.5%，是全國(guó)光伏大省。

光伏組件轉(zhuǎn)換效率定義為受光照的光伏組件的最大輸出功率與入射到該組件總面積上的輻照功率的百分比，是評(píng)價(jià)光伏組件性能的重要指標(biāo)之一。英利能源創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)張穎、蔣京娜、楊燕等隊(duì)員，將“提高雙面發(fā)電晶體硅太陽(yáng)能組件轉(zhuǎn)換效率”作為項(xiàng)目選題，通過(guò)綜合運(yùn)用TRIZ等創(chuàng)新方法，著力開(kāi)發(fā)高密度封裝、高轉(zhuǎn)換效率的光伏組件產(chǎn)品。

應(yīng)用正、背兩面均可發(fā)電的太陽(yáng)電池制造而成的雙面發(fā)電組件，其正、背兩面均可以吸收太陽(yáng)光輸出電力，以高發(fā)電增益、低成本的特點(diǎn)成為光伏市場(chǎng)的主流。

運(yùn)用功能模型分析、因果鏈分析等方法，創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)深入剖析雙面發(fā)電組件系統(tǒng)的工作原理，挖掘影響光伏組件產(chǎn)品轉(zhuǎn)換效率的根本原因，尋找控制解決問(wèn)題的關(guān)鍵點(diǎn)，包括封裝材料的光學(xué)損失和金屬材料的電學(xué)損耗等。

在創(chuàng)新方法助力下，產(chǎn)品得到有效改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)組件轉(zhuǎn)換效率提升1.16%。并且，經(jīng)第三方權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)（TUV萊茵）認(rèn)證，光伏組件在濕熱、熱循環(huán)、PID等嚴(yán)苛環(huán)境下功率衰減小于3%，產(chǎn)品性能高于IEC61215、IEC61730等國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)（標(biāo)準(zhǔn)為小于5%）。

本項(xiàng)目取得了系列創(chuàng)新成果。創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)在材料和產(chǎn)品設(shè)計(jì)等方面進(jìn)行專利布局，申請(qǐng)專利15項(xiàng)，其中發(fā)明專利4項(xiàng)，實(shí)用新型專利11項(xiàng)。發(fā)布的光伏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)“雙面發(fā)電組件電參數(shù)測(cè)試方法”填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)空白。項(xiàng)目已完成科技成果轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品應(yīng)用于1.85吉瓦地面電站，推廣2年內(nèi)增發(fā)電量約6200萬(wàn)千瓦時(shí)，減排效益約3221.9萬(wàn)元。項(xiàng)目榮獲2021年中國(guó)創(chuàng)新方法大賽一等獎(jiǎng)。

除了“提高雙面發(fā)電晶體硅太陽(yáng)能組件轉(zhuǎn)換效率”項(xiàng)目外，英利能源的“晶硅電池光學(xué)匹配技術(shù)研究”項(xiàng)目也是成效顯著。

晶硅電池制造是光伏產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)，作用就像汽車(chē)中的發(fā)動(dòng)機(jī)，決定光伏發(fā)電量高低。提升電池效率、降低加工成本是行業(yè)的主旋律。而外觀不良導(dǎo)致光學(xué)匹配度低，影響成品合格率，進(jìn)而影響電池效率是業(yè)界難題，英利能源研發(fā)人員郎芳、王紅芳、李英葉等意識(shí)到，改進(jìn)提升光學(xué)匹配度的刻蝕技術(shù)對(duì)電池生產(chǎn)及降本意義重大。

依據(jù)行業(yè)慣例，電池制造需要對(duì)硅片進(jìn)行擴(kuò)散摻雜或者沉積鍍膜，常規(guī)制造過(guò)程常采用管式設(shè)備完成。該方式期望進(jìn)行硅片單面摻雜或鍍膜，但不可避免的對(duì)另一面也進(jìn)行了操作，導(dǎo)致電池內(nèi)部的漏電或寄生吸收，影響電池效率，因此需要單面刻蝕。

如何實(shí)現(xiàn)單面刻蝕成了令創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)撓頭的大難題。

事實(shí)上，工業(yè)生產(chǎn)中常采用化學(xué)腐蝕法實(shí)現(xiàn)單面刻蝕，就是將硅片放置在有單面支撐的槽體內(nèi)，上表面覆蓋水膜保護(hù)，利用混酸與硅的反應(yīng)，對(duì)硅片下表面及邊緣進(jìn)行刻蝕。單面刻蝕后的硅片易出現(xiàn)諸如滾輪印、局部未刻蝕、斑點(diǎn)等表面不合適的情況，影響成品合格率，進(jìn)而影響電池效率。所以，改善電池刻蝕后表面外觀，提高光學(xué)匹配是本課題要解決的問(wèn)題。

電池單面刻蝕設(shè)備結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

在項(xiàng)目研發(fā)之初及研制過(guò)程中，項(xiàng)目組成員對(duì)現(xiàn)有專利進(jìn)行檢索，并積極對(duì)研究成果進(jìn)行專利布局；截至目前，申請(qǐng)專利9項(xiàng)，其中發(fā)明專利7項(xiàng)（授權(quán)2項(xiàng)），實(shí)用新型專利2項(xiàng)（授權(quán)2項(xiàng)）。

該項(xiàng)目作為關(guān)鍵技術(shù)已立項(xiàng)“十三五”國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃項(xiàng)目“高效同質(zhì)結(jié)N型單晶硅雙面發(fā)電太陽(yáng)電池產(chǎn)業(yè)化關(guān)鍵技術(shù)研究與產(chǎn)線示范”。目前，晶硅電池產(chǎn)品應(yīng)用于大型地面電站、分布式整縣推進(jìn)等項(xiàng)目，助力碳中和目標(biāo)早日實(shí)現(xiàn)。項(xiàng)目推廣后節(jié)約標(biāo)準(zhǔn)煤5.97萬(wàn)噸，減排效益達(dá)6000多萬(wàn)元。

2018年2月，國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委批準(zhǔn)英利能源籌建國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地（光伏）。2021年3月，光伏創(chuàng)新基地通過(guò)驗(yàn)收，獲國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)委批準(zhǔn)正式成立。

作為我國(guó)光伏領(lǐng)域首個(gè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地，也是河北省唯一一個(gè)國(guó)家技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)創(chuàng)新基地，基地廣泛聚集了上下游龍頭企業(yè)、知名的檢測(cè)機(jī)構(gòu)、科研院所、高校、標(biāo)準(zhǔn)化機(jī)構(gòu)等45家單位，以標(biāo)準(zhǔn)為紐帶聚集了產(chǎn)業(yè)資源，促進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)化與科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級(jí)協(xié)同發(fā)展，服務(wù)光伏產(chǎn)業(yè)政策落實(shí)，實(shí)現(xiàn)光伏行業(yè)的技術(shù)引領(lǐng)。

在應(yīng)對(duì)全球氣候變化、實(shí)現(xiàn)人類(lèi)可持續(xù)發(fā)展的實(shí)踐中，英利能源會(huì)專注于光伏，把握機(jī)遇成為引領(lǐng)者。未來(lái)，英利能源也將繼續(xù)充分發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，加強(qiáng)科技創(chuàng)新，把握碳達(dá)峰、碳中和重大歷史機(jī)遇，為企業(yè)成長(zhǎng)賦能，助力中國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為實(shí)現(xiàn)凈零目標(biāo)貢獻(xiàn)光伏力量。