加快山西省光伏產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新的政策建議

●王云珠

光伏產(chǎn)業(yè)是山西省可再生能源發(fā)展的重要組成部分，是優(yōu)化能源結構的重要途徑之一。在國家整體能源轉(zhuǎn)型戰(zhàn)略和政策支持引導下，特別是我國“雙碳”目標的提出，“十四五”時期，可再生能源包括光伏產(chǎn)業(yè)仍將處于快速發(fā)展期，在能源革命中光伏產(chǎn)業(yè)將扮演重要角色，而技術創(chuàng)新是推動光伏產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的核心和關鍵，將大幅度提高轉(zhuǎn)換效率，降低發(fā)電成本，為新能源的規(guī)?；l(fā)展提供有力支撐。

一、山西省光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展概況

從光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展情況看，山西省光伏產(chǎn)業(yè)主要集中于電池、組件等中游光伏產(chǎn)品制造環(huán)節(jié)，形成了包括硅片、光伏電池、組件等較為完整的制造體系和系統(tǒng)安裝建設、產(chǎn)業(yè)服務鏈體系。

（一）光伏發(fā)電規(guī)模不斷擴大

截至2020年底，山西省的電力總裝機規(guī)模約為1.04億KW，在全國排第六。其中：煤電裝機占比66%、風電占比19%、光伏占比13%、水電占比2%，太陽能發(fā)電已經(jīng)成為山西省第三大電源。近年來，隨著光伏領跑者計劃和光伏扶貧的大力推進，山西省光伏裝機增速迅猛。截至2020年底，山西省太陽能并網(wǎng)發(fā)電裝機容量1309萬KW，增長46.4%，太陽能發(fā)電裝機容量占全省總裝機容量12.6%，躋身全國十大太陽能發(fā)電裝機省份。

（二）光伏制造業(yè)快速增長

2019年，山西省有規(guī)上光伏企業(yè)12家，擁有光伏電池片7.4GW、光伏組件4.3GW、光伏玻璃2000萬平方米的產(chǎn)能，初步形成了鑄錠/拉晶—切片—電池片—組件光伏產(chǎn)業(yè)鏈。得益于潞安太陽能、晉能科技等龍頭企業(yè)拉動，山西省光伏制造業(yè)快速增長。2019年，山西省光伏制造業(yè)實現(xiàn)主營業(yè)務收入87.0億元，同比增長36.15%，已形成晉中光伏產(chǎn)業(yè)集群、晉城光電產(chǎn)業(yè)集群（長治光伏），建設了山西潞安太陽能年產(chǎn)2GW高效單晶太陽能電池智能生產(chǎn)項目、晉能光伏技術公司年產(chǎn)2GW異質(zhì)結高效單晶電池及組件一期500MW項目等一批重點項目，潞安太陽能、晉能科技已進入光伏行業(yè)前20強。

（三）生產(chǎn)工藝和裝備愈加先進

在光伏產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新方面，山西潞安太陽能PERC電池量產(chǎn)轉(zhuǎn)換效率達到22.5%，最高轉(zhuǎn)換效率達到22.8%，高效PERC疊瓦組件功率達到420W，均處于行業(yè)領先水平。晉能科技一直踐行迭代發(fā)展的技術戰(zhàn)略，堅持以技術創(chuàng)新引領產(chǎn)業(yè)進步。截至2020年底，晉能科技已申請專利167項，已授權專利88項，成立了國家企業(yè)技術中心、省級企業(yè)技術中心、山西省高效太陽能光電轉(zhuǎn)換工程技術研究中心、山西省光伏電池組件及應用工程研究中心等。晉能科技與中科院上海高等研究院建立聯(lián)合實驗室，建成了國內(nèi)首條百兆瓦級別的高效異質(zhì)結（HJT）產(chǎn)線，生產(chǎn)的異質(zhì)結電池平均效率24%，最高達到24.7%，處于世界領先水平，推動光伏行業(yè)進入超高效技術階段。

（四）海外市場多元化拓展

隨著配套政策及融資手段的完善，山西省光伏產(chǎn)品出口大量增加，印度、日本、烏克蘭等新興市場成為海外市場出口的主力。2019年，晉能科技實現(xiàn)出口額1.27億美元，太陽能光伏組件總銷量達1.8GW，全球銷量排名16位，主要出口到印度、越南、日本、韓國、澳大利亞、德國、烏克蘭、巴基斯坦、巴西等國家。潞安太陽能積極開發(fā)“一帶一路”沿線國家市場，加速全球化布局，光伏電池產(chǎn)品出口到德國、日本等十余個國家。

二、光伏產(chǎn)業(yè)技術創(chuàng)新現(xiàn)狀及問題

光伏產(chǎn)業(yè)，其核心是太陽能電池的研發(fā)與制作，電池的轉(zhuǎn)換效率、工藝難度、制造成本、使用壽命等問題都至關重要，從如今的技術水平來看，仍然有非常大的提升空間。

（一）我國光伏發(fā)電技術與裝備

經(jīng)過多年的發(fā)展，我國光伏發(fā)電技術已經(jīng)完成了從原材料、技術裝備和市場“三頭在外”局面向全產(chǎn)業(yè)鏈國產(chǎn)化的轉(zhuǎn)變。目前，我國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)化技術和制造實力已處于全球領先水平，光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)已成為我國為數(shù)不多的具備國際競爭力的產(chǎn)業(yè)之一。

縱觀我國光伏發(fā)電技術路線演變，從2015年之前的鋁背場（BSF）電池主導，到2015年背面鈍化（PERC）電池開始起量并成為目前市場主流電池，電池片技術已經(jīng)歷2代變革。目前，PERC電池轉(zhuǎn)換效率已接近天花板，TOPCon（隧穿氧化層鈍化太陽能電池）提升空間有限，市場的關注熱點逐漸向異質(zhì)結（HJT5）等技術轉(zhuǎn)移。

從不同電池片路線轉(zhuǎn)換率看，當前包括HJT、PERC+、TOPCon在內(nèi)的五大光伏行業(yè)先進技術中，被公認的最具競爭力的就是HJT和PERC+這兩條技術路線。根據(jù)中國光伏產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟（CPIA）統(tǒng)計，2019年，單多晶電池平均轉(zhuǎn)換效率為22.3%和19.3%。N-PERT/TOPCon電池平均轉(zhuǎn)換效率為22.7%，異質(zhì)結電池平均轉(zhuǎn)換效率為23.0%。從性價比角度來看，PERC電池目前量產(chǎn)轉(zhuǎn)化效率可達23%，與HJT/TOPCon等新型電池轉(zhuǎn)換效率差異并不大，但成本卻遠低于新型電池，龍頭企業(yè)成本約0.54元/W~0.57元/W，預計2至3年內(nèi)PERC仍然是性價比最高的技術。

從我國光伏產(chǎn)業(yè)鏈中電池片環(huán)節(jié)看，我國光伏電池轉(zhuǎn)換效率進一步提升，處于世界領先水平。2019年和2020年商業(yè)化應用的單晶硅電池量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率分別達到22.3%、22.8%，2020年黑硅多晶電池量產(chǎn)平均轉(zhuǎn)換效率達到20.8%。同時，我國電池組件功率不斷增加。目前，我國主流的P-PERC型單晶電池組件以及鋁背場（BSF）多晶黑硅組件功率范圍可分別達到320W和285W；N-PERT/TOPCon組件和異質(zhì)結組件功率可達330W。

但是，我國在光伏前沿技術、關鍵設備制造和顛覆性技術研發(fā)方面還存在不足。光伏電池的高端產(chǎn)品研發(fā)與關鍵輔料仍與國際先進水平存在差距。HJT、IBC、TOPCon等高效電池效率尚未達到國際領先水平。HJT電池技術主要由日本松下集團掌握，IBC電池主要由美國的SunPower公司掌握，尚需不斷研發(fā)新技術來提高電池效率，降低生產(chǎn)成本，提升核心競爭力。

（二）山西省光伏產(chǎn)業(yè)技術發(fā)展情況及存在問題

山西省光伏產(chǎn)業(yè)在高效PERC電池技術、異質(zhì)結HJT和TOPCon前沿技術領域開展了研發(fā)和技術儲備，特別是開發(fā)的異質(zhì)結電池在轉(zhuǎn)換效率、工藝步驟和溫度、雙面率、抗衰減性等方面具有較為明顯的優(yōu)勢。

山西省晉能科技建設了國內(nèi)首條異質(zhì)結研發(fā)線，生產(chǎn)的異質(zhì)結電池平均效率24%，最高達到24.7%，處于世界領先水平，引領超高效異質(zhì)結技術的產(chǎn)業(yè)化。該項目是全球首條采用PECVD沉積方法量產(chǎn)制備非晶硅鈍化膜的異質(zhì)結生產(chǎn)線，經(jīng)過技術攻關，鍍膜均勻性實現(xiàn)極差小于5%，明顯優(yōu)于其他同類鍍膜均勻性極差10%的標準；通過對納米級非晶硅鈍化膜大面積沉積的精準控制，以及對膜層特性的細微改性，使膜層的鈍化效果達到有效壽命4000微秒以上、開路電壓高于740毫伏，優(yōu)于業(yè)內(nèi)量產(chǎn)有效壽命3000微秒以及開路電壓735毫伏的水平；完成整線各工序量產(chǎn)難點的攻關，生產(chǎn)效率平均達到24%，高于同業(yè)水平約0.5%。

晉能科技的PERC產(chǎn)品電池平均轉(zhuǎn)換效率超過22.9%，遠高于行業(yè)平均水平，在國內(nèi)首次采用原子層沉積鍍膜工藝的單晶背鈍化太陽能電池組件，也是行業(yè)內(nèi)首次在量產(chǎn)中采用電流退火方式抑制光致衰減，衰減量達到常規(guī)多晶水平，背面采用皮秒激光開槽，降低激光對硅片的損傷，PERC組件首年光衰低于1.5%，優(yōu)于常規(guī)多晶產(chǎn)品。

但是，山西省光伏產(chǎn)業(yè)一些關鍵裝備技術和銀漿、靶材等原材料技術并沒有真正掌握，基本上都是控制在發(fā)達國家手中。盡管異質(zhì)結技術優(yōu)勢顯著，但高昂的成本是目前HJT技術在推廣中存在的最大制約。HJT電池成本主要來自硅片、漿料和靶材，三者占比分別為47%、24%和5%，非硅成本比例明顯高于PERC型電池，主要是因為導電銀漿、設備折舊、靶材成本較高。目前，晉能科技異質(zhì)結產(chǎn)品的成本是PERC的138%。

一方面HJT設備成本高。HJT所需PECVD設備和現(xiàn)有設備差別較大，關鍵設備需進口，單位投資成本約8億元/GW~10億元/GW，國產(chǎn)設備約為5億元/GW~8億元/GW，PERC則只需要2.5億元/GW~3億元/GW，HJT電池設備成本約為PERC的2~3倍；而且作為一種新技術路線，HJT技術對其他高效技術的設備不兼容也成為其要面對的嚴峻挑戰(zhàn)。另一方面，異質(zhì)結產(chǎn)品的部分原材料成本高，比如TCO靶材、低溫漿料、制絨添加劑等與國外還有差距。HJT的漿料采用的是低溫銀漿，生產(chǎn)工藝難度高，同時需要冷鏈運輸，價格較常規(guī)銀漿要高10%~20%。

可見，未來只有加快技術創(chuàng)新步伐，推動HJT電池生產(chǎn)設備、銀漿制造國產(chǎn)化，通過技術進步降低生產(chǎn)設備及低溫銀漿、ITO靶材等原材料成本，才可能使這一超高效技術在成本上與單晶PERC單瓦成本持平。

三、促進山西省光伏產(chǎn)業(yè)科技創(chuàng)新的建議

光伏產(chǎn)業(yè)已經(jīng)成為山西具有一定競爭優(yōu)勢的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)，技術創(chuàng)新將發(fā)揮推動光伏產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的基礎關鍵作用。山西省要依托光伏制造領域發(fā)展基礎，集聚產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新要素，加大科研投入，加快光伏技術創(chuàng)新及應用，引領光伏產(chǎn)業(yè)升級，助推山西能源轉(zhuǎn)型和碳中和目標的順利實現(xiàn)。

（一）加強光伏前沿領先技術創(chuàng)新和突破

大力支持光伏產(chǎn)業(yè)研發(fā)，推出具有自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品創(chuàng)新。依托晉能科技等龍頭企業(yè)聯(lián)合省內(nèi)外高校、科研院所，緊盯光伏技術發(fā)展趨勢，以異質(zhì)結、鈣鈦礦、TopCon等新一代主流光伏產(chǎn)品為重點，強化光伏電池、組件等關鍵技術的迭代突破，關注配套技術的進展，保持山西省在光伏產(chǎn)品科技領域的一定優(yōu)勢；同時，攻克上游多晶硅核心生產(chǎn)技術和工藝，通過示范項目促進光伏產(chǎn)業(yè)技術的成熟和產(chǎn)業(yè)化，降低成本，盡快實現(xiàn)光伏全產(chǎn)業(yè)鏈生產(chǎn)設備的自主研發(fā)和生產(chǎn)。

（二）布局技術創(chuàng)新服務平臺和研究基地

推進建設一批光伏技術重大創(chuàng)新平臺，完善應用開發(fā)軟硬件條件，吸引更多創(chuàng)新要素資源和高端人才集聚，增強關鍵核心技術攻關、科技成果轉(zhuǎn)化及工程化產(chǎn)業(yè)化能力，進而帶動產(chǎn)業(yè)加速發(fā)展。推動與國內(nèi)外高水平科研機構和高校合作，支持以高層次科技創(chuàng)新團隊為核心，聯(lián)合高校、科研機構、企業(yè)、地方政府多元主體設立新型研發(fā)機構，集成科研、孵化、資本等因素和功能，對光伏關鍵核心技術和重大技術集成攻關，解決產(chǎn)業(yè)發(fā)展中的“卡脖子”難題。加強山西省光伏產(chǎn)業(yè)骨干企業(yè)與國內(nèi)外行業(yè)組織、領軍企業(yè)、科研機構的對接合作，鼓勵省內(nèi)光伏企業(yè)聯(lián)合頭部企業(yè)和跨國公司投資建設境外光伏產(chǎn)業(yè)園區(qū)，推動平臺、項目、資源等要素互聯(lián)互通，提高參與全球光伏產(chǎn)業(yè)鏈國際合作能力和競爭力。

（三）加強企業(yè)技術創(chuàng)新金融支持和激勵

加強對光伏科技創(chuàng)新的金融支持力度，通過各類產(chǎn)業(yè)投資基金，加速建設光伏產(chǎn)業(yè)國家和省級創(chuàng)新中心，通過國家科技計劃（專項、基金等）鼓勵光伏前沿技術、共性核心技術的攻關。對光伏領域優(yōu)秀創(chuàng)新企業(yè)，在財稅政策、人才引進獎勵、政府采購、科學技術獎勵等方面重點扶持；同時，將研發(fā)投入、發(fā)明專利數(shù)、高新技術產(chǎn)品產(chǎn)出等科技創(chuàng)新指標納入企業(yè)績效評價考核指標，激發(fā)企業(yè)科技創(chuàng)新內(nèi)生動力。

（四）強化科技人才支撐

不斷優(yōu)化人才引進機制，采取多種形式培養(yǎng)引進光伏領域高端人才。復制晉能科技高端人才團隊引進模式，探索“候鳥式”聘任、“離岸式”研發(fā)、“巡回式”服務等柔性引才模式，匯集各類創(chuàng)新人才。健全科研人員容錯機制，支持科研人員大膽創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)。建立科研人員激勵和約束機制，以市場化為導向，賦予科研人才享有科研成果分配自主權。加大本地人才隊伍培養(yǎng)力度，依托本省科研院所及高校，培育重點學科，開展產(chǎn)教互動合作，培養(yǎng)光伏技能人才。鼓勵有條件的地方建立國家級、省級光伏領域科技合作基地和引才引智示范基地，吸納集聚培養(yǎng)高層次創(chuàng)新人才。