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      肖蓓
      大中華區高級編輯,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

      王艾華博士“出山”,加入n型戰局!

      • 2024年02月06日
      • 作者: 肖蓓
        肖蓓

        肖蓓

        大中華區高級編輯,Solar Media Limited 旗下 PV-Tech China

        肖蓓于2012年2月加入 PV - Tech ,是公司中文編輯團隊的負責人。除了撰寫文章和提供中國光伏行業問題和發展的見解, 也是PV-Tech全球網站和國際光伏技術電力等出版物的定期撰稿人。 Carrie (Bei) Xiao joined PV Tech in February 2012 and is head of our Chinese editorial team. In addition to authoring articles and providing insight on domestic industry issues and developments, Carrie is also a regular contributor to our global website and our international PV Tech Power publication.

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      王艾華博士

      王艾華博士

      近日,太阳能行业高效电池技术“泰斗”王艾华博士宣布出任VSUN公司首席技术官,受到了各界关注。

      2023年,华人光伏科学家赵建华、王艾华夫妇荣获被誉为“工程界诺贝尔奖”的伊丽莎白女王工程奖,为10年来首次获得这一殊荣的的华人科学家。这对华人伉俪在PERC太阳能技术的研发及应用上做出了杰出贡献,对光伏行业贡献巨大,也对高效电池技术产生了深远的影响。

      如今,王艾华博士再次“出山”,又将为VSUN公司以及行业带来哪些变化及影响?带着这些疑问,PV Tech有幸专访了王艾华博士。

      据PV Tech了解,VSUN由日本FUJI SOLAR投资,是一家太阳能组件解决方案供应商,公司总部位于日本东京,在全球范围内提供可靠、高效的太阳能产品和技术。 

      VSUN目前在越南拥有4GW组件产能、TOPCon电池片现有产能4GW、硅片设计产能4GW,结合日本质量管理体系,聚合光伏产业资源,目标建立垂直一体化全球产业链。

      PV Tech:您此次担纲VSUN首席技术官,这家公司的哪些特质吸引了您的“出山”?

      王艾华博士:首先是受到蔡建峰先生的真诚邀请;其次,VSUN现在也有相当不错的发展,公司布局了主流的电池技术,对前沿技术也有储备。当然,他跟国内的大厂家比起来,规模有限,但他们也有自己的优势,公司有着日式的管理经验,也有稳定的团队,海外销售渠道也比较健全,产品已经销往40多个国家和地区。

      尤其是对美国、欧洲等市场市占率日益增加,我认为这家公司还是很有前途的。公司在越南设置生产线,并在向上游扩展电池片和硅片产能,形成较有规模的产业链。还有一点,VSUN在海外市场上获得了很高的品牌知名度和认可度,这在国际市场上也是很重要的一个方面。

      PV Tech:当前VSUN在光伏产业链上下游的整体布局是怎么样的?有哪些产能规划?

      王艾华博士:VSUN目前在越南拥有4GW的组件产能,以及4GW TOPCon电池片产能。电池片Ⅱ期4GW TOPCon产能也在积极推进中。考虑到光伏行业竞争的日益激烈,我们也积极布局上游供应链。

      此外,VSUN位于东南亚的硅片工厂正在建设中,设计产能4GW,并预计于2024年二季度建成投产。同时,公司在美国的本土产能也在建设中,一期电池片+组件产能为2GW+2GW,并预计组件及电池片工厂将分别于2024年第四季度和2025年第四季度建成投产。

      PV Tech:2023年VSUN在越南的TOPCon电池片的布局令人瞩目,相信您的到来会在技术层面为VSUN带来新的变革,请问您觉得TOPCon的研究重点或需要克服的点在哪些方面呢?

      王艾华博士:除了衬底材料的变化,电池技术主要发展方向是解决表面钝化问题,明显的趋势就是从非钝化接触逐步发展到局部钝化接触。比如TOPCon电池,背面电极实现了钝化接触,再到HJT全钝化接触,即两面电极都是钝化接触。

      此外还有稳定性和效率提升。效率方面,从实验室到量产是不同的,量产需要技术人员熟悉工艺,设备也要维护好,产线上需要多一些调试磨合。VSUN有很不错的基础,目前公司在越南的生产线也做的不错。

      PV Tech:光伏行业的发展一日千里,参与其中的公司也是起起伏伏,竞争日趋激烈,从最初的几十、几百兆瓦到现在几十吉瓦,随着产能规模的不断变大,企业对技术的选择越来越艰难,您对VSUN的高效电池路线是怎么规划和建议的?

      王艾华博士:VSUN当前要做的是,先做好TOPCon技术,把产能逐步释放;同时公司也有其他的技术如异质结等技术储备,可以应对一些差异化产品需求。对于未来下一步更前沿的规划,我认为钙钛矿叠层是比较好的方向,当然这是未来的技术。

      行业从p型向n型过渡,大拿如何看?

      PV Tech: 我注意到自进入新南威尔士大学后,这些年您一直专注太阳电池的研发工作,光伏行业经过几十年的发展,现在走到了从p到n型高效电池技术转型的新阶段,您怎么看这一趋势?就n型技术而言,您比较看好其中的哪条技术路线(HJT、TOPCon、IBC等)?为什么?

      王艾华博士:光伏电池量产技术是逐步迭代式发展演化,目前三种主流的技术路线很都有各自的特点和应用场景。TOPCon电池可以从原来的PERC产线升级,能最大限度的利用原有设备。HJT则必须新建生产线,但其工艺比较少,工艺温度低。

      IBC或其衍生技术则把正负电极全部设计在背面,正面没有了金属栅线遮光,提高了效率的同时还兼顾了外观美观的特点。从目前看,我觉得这三种产品还是竞争和互补的关系。

      PV Tech:相对于p型,您觉得n型电池技术有什么不同?他的研究重点在哪些方面?

      王艾华博士:首先p型硅片制作工艺简单,成本较低,而n型硅片寿命较长,电池效率可以做得更高,但是工艺相对复杂。主要因为磷和硼在硅中的分凝系数不同而带来的拉晶工艺的难度不同。

      早期光伏行业沿袭了空间电池的主流p型电池。现在随着单晶拉棒设备和工艺的进步,n型硅片的成本也得到了很好的控制。n型硅片相比p型硅片更适合做高效率电池片。

      目前以n型单晶硅为衬底的电池主要有HJT, TOPCon,IBC以及他们之间技术的融合衍生产品,比如HBC(HJT-IBC),TBC(TOPCon-IBC)等。现在仍在研究开发中的还有TOPCon电池升级产品,正面采用了poly finger或整面面poly,在TOPcon电池正面也实现钝化接触。中国科学院宁波材料技术与工程研究所硅基太阳能及宽禁带半导体团队 基于新型掺氮多晶硅,提出了双功能多晶硅层结构设计——掺氮多晶硅可提供优异的钝化性能并可以有效抽取载流子。

      我们需要对此进行自己的实验和开发,利用其优点来改进现有电池的性能。此外,氮原子还可有效调节多晶硅的光学带隙和TOPCon的能带结构,使其可以获得更好的光学和电学钝化性能。这个研究为高效TOPCon电池设计,特别是双面接触和全背面接触的设计,以及新型多晶硅在产业化上的应用提供借鉴意义。

      PV Tech:从研发到量产,这又是很长的一段路,虽然现在行业进入n型时代,但我们发现行业不少公司的n型电池、组件量产存在一定困难,您觉得这类产品量产的难点有哪些?

      王艾华博士:n型相对于p型,比如TOPCon的产线,它对于人员还有设备方面的要求会更高,它与设备的一个磨合性,包括对于产品稳定性,均匀性、以及一致性也是有更大的挑战。

      在TOPCon之前,工艺的复杂程度,产线控制和技术人员都相对更容易。在现场,工艺要求变高,所以人员培训很重要。作为技术人员,需要加强培训。总结来说,他需要各个环节的协调,工艺以及跟设备方的磨合,主要的问题就是怎么把这么多复杂的东西串起来,既要提效又要降本。另外,需要一个非常稳定的基本工艺 baseline, 以便进一步提高与改进。工程师等技术人员有什么新的想法和改进,在一个稳定的基础工艺上就比较容易验证。

      PERC电池有十几年的数据,但n型的时间还不长,所以除了看生产磨合,还要看实际情况怎么样,然后反馈到产线,再进行调试完善修改。另外,新的工艺和设备也在不断出现,我们需要把握时机,及时更新设备与工艺,跟上产业的步伐。

      技术迭代速度与产业健康的平衡

      PV Tech:站在研究角度看,上面这些技术都是以前所要仰望的前端技术,但在光伏人的努力下,都开始走向商业化量产,追求无止尽,如果再往后,您觉得太阳电池还能开发什么新技术?未来会往哪些方面发展?

      王艾华博士:我觉得现在的发展速度已经超过了我原来的想象,比如效率的提升,工艺的进步等。1985年以前大家还在讨论20%的效率是否是硅电池的极限,然后大概在1989年之后,就被打破了达到22%,然后再往后一点一点更高,现在已经超过26%。

      此外,我感觉现在行业的发展速度已经远远超过以往,正以加速度的模式突飞猛进。以研发为例,以往的研发没有很大的急迫感,但是现在的技术迭代加快,节奏有时是今天研发的结果明天就要生产,所以它是不一样的。当然,现在整个行业在投资上增加了很多倍,行业规模也扩大了很多倍,这么大的规模,大家合力去改变一件事情,相对比过去要容易。

      实际上,我觉得这个行业应该稍微冷静一下,摆脱这种波动发展的循环,行业在景气与过剩之间螺旋上升,这种状态我个人觉得对行业的整个长期稳定的发展未见得太好。

      现在参与的人越多,参与的资本越多,对整个行业的快速发展是有好处的,但是怎么能做到一个平衡稳步的进取,可能是一个我们不得不面对的问题。

      PV Tech:在各研究机构、院校及企业的共同努力下,太阳电池的效率不断被刷新,因为不断的提效降本,光伏发电成为了最具竞争力和经济性的可再生能源之一,您觉得下一步,电池效率的增长还有哪些空间?他的极限是多少?

      王艾华博士:太阳电池的理论效率取决于你相信谁,取决于谁计算、谁测试,取决于根据什么样的假设条件,等等。

      那么未来,到底晶硅电池的极限效率在哪,我也不知道以哪一个预测为准,但是我想如果实际效率能达到28%、29%,可能就会稳定一段时间,这已经是非常高的一个水准,尤其是如果能够应用到量产化水平的话,真的也是一个很高的台阶。

      PV Tech:您如何看钙钛矿等其他不同于晶硅体系的先进技术?

      王艾华博士:我也听到有企业声称实现了钙钛矿电池组件的量产以及应用。钙钛矿或者钙钛矿叠层电池如果解决了可靠性问题的话,我认为他是一个不错的前沿技术。所以我们要密切关注这个领域的发展,并展开自己的研发准备工作。目前我不太了解钙钛矿的量产及应用情况,所以还需要观察。

      (責任編輯:肖蓓)

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