文/本刊記者 段永利

英利能源研發(fā)人員就如何改進單面刻蝕技術進行反復探索論證

作為深耕光伏行業(yè)超過20年的技術領先型企業(yè)，英利能源發(fā)展有限公司（以下簡稱“英利能源”）始終致力于光伏技術創(chuàng)新應用，推動能源綠色轉(zhuǎn)型、構建現(xiàn)代化新能源體系。英利能源現(xiàn)已發(fā)展成為集技術研發(fā)、智能制造、電站開發(fā)建設運營為一體的光伏智慧能源解決方案提供商。1999年承接國家第一個年產(chǎn)3兆瓦多晶硅太陽能電池及應用系統(tǒng)示范項目，填補了國內(nèi)不能商業(yè)化生產(chǎn)多晶硅太陽能電池的空白。以“生產(chǎn)老百姓用得起的綠色電力”為使命，依托長期積累形成的技術優(yōu)勢、品牌優(yōu)勢和文化優(yōu)勢，成為全球領先的太陽能光伏企業(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創(chuàng)新和關鍵技術研發(fā)，擁有“國家技術標準創(chuàng)新基地（光伏）”等五大國家級創(chuàng)新平臺，通過這些平臺及時將科技創(chuàng)新成果進行轉(zhuǎn)化，引領光伏技術的發(fā)展。一直以來，英利能源都不斷加大關鍵技術和新技術、新材料科研攻關，全面提升企業(yè)科技創(chuàng)新能力和科研水平。通過開展對外合作、產(chǎn)教融合，與荷蘭國家能源研究中心、澳大利亞新南威爾士大學、美國杜邦、中科院半導體研究所等國內(nèi)外100多所單位建立了科研合作關系，共同開展了500多項合作研究，構建了廣泛的國際化科技創(chuàng)新合作體系。

在創(chuàng)新體系引領下，截至目前，公司累計研發(fā)投入35億元，先后承擔國家“863計劃”“973計劃”、國家重點研發(fā)計劃項目31項，申請專利2039項，主持和參與編寫國際、國家及行業(yè)等標準118項，成為光伏行業(yè)技術和標準的領跑者。相繼被評為國家創(chuàng)新型試點企業(yè)、國家火炬計劃重點高新技術企業(yè)、工業(yè)企業(yè)知識產(chǎn)權運用試點企業(yè)、企業(yè)知識產(chǎn)權戰(zhàn)略實施先進集體等。

依托創(chuàng)新平臺，英利能源以科技創(chuàng)新為支撐，圍繞高性能太陽電池及組件研究、光伏發(fā)電系統(tǒng)的基礎及應用研究等方面，開展競爭前沿共性技術研究并取得重要成果，通過平臺的良好運行，取得了一大批在光伏領域具有領先性和影響力的創(chuàng)新成果，并掌握了一系列光伏行業(yè)的關鍵技術，某些成果已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，實現(xiàn)了經(jīng)濟效益和社會效益的雙豐收，帶動了光伏行業(yè)的發(fā)展。同時也為企業(yè)的發(fā)展注入了新的活力，助推了企業(yè)創(chuàng)新升級。

英利能源董事長尹緒龍說，公司一直以技術變革為抓手，聚焦產(chǎn)業(yè)優(yōu)化升級。依托中國光伏領域唯一的國家標準創(chuàng)新基地輸出核心技術，同時提升企業(yè)技術競爭力、完善產(chǎn)能布局、優(yōu)化產(chǎn)業(yè)升級。著力開發(fā)具有自主知識產(chǎn)權的新技術、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，英利能源獲國家級和省部級科技進步獎21項、科技鑒定成果28項，其中4項科技成果達到國際領先水平、19項科技成果達到國際先進水平。隨著“30·60”目標成為我國實現(xiàn)綠色發(fā)展的要求，光伏產(chǎn)業(yè)再次迎來新的發(fā)展機遇。英利能源也抓住了這個利好時機，利用技術研發(fā)優(yōu)勢，以國家技術標準創(chuàng)新基地(光伏)建設為契機，實現(xiàn)從光伏技術引領到技術和標準雙引領；以技術和質(zhì)量為核心，以市場為導向，以調(diào)整產(chǎn)能布局、轉(zhuǎn)換經(jīng)營模式、完善銷售網(wǎng)絡、強化成本管理為抓手，從而為我國光伏產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展作出更大貢獻。

創(chuàng)新方法助力“雙碳”

在“碳達峰、碳中和”背景下，光伏產(chǎn)業(yè)成為助力綠色經(jīng)濟發(fā)展和實現(xiàn)能源結構轉(zhuǎn)型的重要手段之一。到2025年，全國風電、光伏發(fā)電發(fā)電量占全社會用電量的比重將達到16.5%左右。河北省光伏裝機總量位列全國第二，占比約9.5%，是全國光伏大省。

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，是評價光伏組件性能的重要指標之一。英利能源創(chuàng)新團隊張穎、蔣京娜、楊燕等隊員，將“提高雙面發(fā)電晶體硅太陽能組件轉(zhuǎn)換效率”作為項目選題，通過綜合運用TRIZ等創(chuàng)新方法，著力開發(fā)高密度封裝、高轉(zhuǎn)換效率的光伏組件產(chǎn)品。

應用正、背兩面均可發(fā)電的太陽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光輸出電力，以高發(fā)電增益、低成本的特點成為光伏市場的主流。

運用功能模型分析、因果鏈分析等方法，創(chuàng)新團隊深入剖析雙面發(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，尋找控制解決問題的關鍵點，包括封裝材料的光學損失和金屬材料的電學損耗等。

在創(chuàng)新方法助力下，產(chǎn)品得到有效改進，實現(xiàn)組件轉(zhuǎn)換效率提升1.16%。并且，經(jīng)第三方權威檢測機構（TUV萊茵）認證，光伏組件在濕熱、熱循環(huán)、PID等嚴苛環(huán)境下功率衰減小于3%，產(chǎn)品性能高于IEC61215、IEC61730等國際標準（標準為小于5%）。

本項目取得了系列創(chuàng)新成果。創(chuàng)新團隊在材料和產(chǎn)品設計等方面進行專利布局，申請專利15項，其中發(fā)明專利4項，實用新型專利11項。發(fā)布的光伏行業(yè)標準“雙面發(fā)電組件電參數(shù)測試方法”填補了國內(nèi)標準空白。項目已完成科技成果轉(zhuǎn)化，產(chǎn)品應用于1.85吉瓦地面電站，推廣2年內(nèi)增發(fā)電量約6200萬千瓦時，減排效益約3221.9萬元。項目榮獲2021年中國創(chuàng)新方法大賽一等獎。

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

晶硅電池制造是光伏產(chǎn)業(yè)鏈重要環(huán)節(jié)，作用就像汽車中的發(fā)動機，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。而外觀不良導致光學匹配度低，影響成品合格率，進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、李英葉等意識到，改進提升光學匹配度的刻蝕技術對電池生產(chǎn)及降本意義重大。

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

如何實現(xiàn)單面刻蝕成了令創(chuàng)新團隊撓頭的大難題。

事實上，工業(yè)生產(chǎn)中常采用化學腐蝕法實現(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，利用混酸與硅的反應，對硅片下表面及邊緣進行刻蝕。單面刻蝕后的硅片易出現(xiàn)諸如滾輪印、局部未刻蝕、斑點等表面不合適的情況，影響成品合格率，進而影響電池效率。所以，改善電池刻蝕后表面外觀，提高光學匹配是本課題要解決的問題。

電池單面刻蝕設備結構簡圖

在項目研發(fā)之初及研制過程中，項目組成員對現(xiàn)有專利進行檢索，并積極對研究成果進行專利布局；截至目前，申請專利9項，其中發(fā)明專利7項（授權2項），實用新型專利2項（授權2項）。

該項目作為關鍵技術已立項“十三五”國家重點研發(fā)計劃項目“高效同質(zhì)結N型單晶硅雙面發(fā)電太陽電池產(chǎn)業(yè)化關鍵技術研究與產(chǎn)線示范”。目前，晶硅電池產(chǎn)品應用于大型地面電站、分布式整縣推進等項目，助力碳中和目標早日實現(xiàn)。項目推廣后節(jié)約標準煤5.97萬噸，減排效益達6000多萬元。

2018年2月，國家標準委批準英利能源籌建國家技術標準創(chuàng)新基地（光伏）。2021年3月，光伏創(chuàng)新基地通過驗收，獲國家標準委批準正式成立。

作為我國光伏領域首個技術標準創(chuàng)新基地，也是河北省唯一一個國家技術標準創(chuàng)新基地，基地廣泛聚集了上下游龍頭企業(yè)、知名的檢測機構、科研院所、高校、標準化機構等45家單位，以標準為紐帶聚集了產(chǎn)業(yè)資源，促進標準化與科技創(chuàng)新、產(chǎn)業(yè)升級協(xié)同發(fā)展，服務光伏產(chǎn)業(yè)政策落實，實現(xiàn)光伏行業(yè)的技術引領。

在應對全球氣候變化、實現(xiàn)人類可持續(xù)發(fā)展的實踐中，英利能源會專注于光伏，把握機遇成為引領者。未來，英利能源也將繼續(xù)充分發(fā)揮自身優(yōu)勢，加強科技創(chuàng)新，把握碳達峰、碳中和重大歷史機遇，為企業(yè)成長賦能，助力中國新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展，為實現(xiàn)凈零目標貢獻光伏力量。