王艾華博士出山，看好鈣鈦礦疊層

近日，太陽能行業(yè)高效電池技術(shù)“泰斗”王艾華博士宣布出任VSUN公司首席技術(shù)官，受到了各界關(guān)注。

2023年，華人光伏科學(xué)家趙建華、王艾華夫婦榮獲被譽為“工程界諾貝爾獎”的伊麗莎白女王工程獎，為10年來首次獲得這一殊榮的的華人科學(xué)家。這對華人伉儷在PERC太陽能技術(shù)的研發(fā)及應(yīng)用上做出了杰出貢獻，對光伏行業(yè)貢獻巨大，也對高效電池技術(shù)產(chǎn)生了深遠的影響。

王艾華博士再次“出山” ，VSUN什么來頭？

VSUN由日本FUJI SOLAR投資，是一家太陽能組件解決方案供應(yīng)商，公司總部位于日本東京，在全球范圍內(nèi)提供可靠、高效的太陽能產(chǎn)品和技術(shù)。 

VSUN目前在越南擁有4GW組件產(chǎn)能、TOPCon電池片現(xiàn)有產(chǎn)能4GW、硅片設(shè)計產(chǎn)能4GW，結(jié)合日本質(zhì)量管理體系，聚合光伏產(chǎn)業(yè)資源，目標(biāo)建立垂直一體化全球產(chǎn)業(yè)鏈。

PV Tech：您此次擔(dān)綱VSUN首席技術(shù)官，這家公司的哪些特質(zhì)吸引了您的“出山”？

王艾華博士：首先是受到蔡建峰先生的真誠邀請；其次，VSUN現(xiàn)在也有相當(dāng)不錯的發(fā)展，公司布局了主流的電池技術(shù)，對前沿技術(shù)也有儲備。當(dāng)然，他跟國內(nèi)的大廠家比起來，規(guī)模有限，但他們也有自己的優(yōu)勢，公司有著日式的管理經(jīng)驗，也有穩(wěn)定的團隊，海外銷售渠道也比較健全，產(chǎn)品已經(jīng)銷往40多個國家和地區(qū)。

尤其是對美國、歐洲等市場市占率日益增加，我認為這家公司還是很有前途的。公司在越南設(shè)置生產(chǎn)線，并在向上游擴展電池片和硅片產(chǎn)能，形成較有規(guī)模的產(chǎn)業(yè)鏈。還有一點，VSUN在海外市場上獲得了很高的品牌知名度和認可度，這在國際市場上也是很重要的一個方面。

PV Tech：當(dāng)前VSUN在光伏產(chǎn)業(yè)鏈上下游的整體布局是怎么樣的？有哪些產(chǎn)能規(guī)劃？

王艾華博士：VSUN目前在越南擁有4GW的組件產(chǎn)能，以及4GW TOPCon電池片產(chǎn)能。電池片Ⅱ期4GW TOPCon產(chǎn)能也在積極推進中?？紤]到光伏行業(yè)競爭的日益激烈，我們也積極布局上游供應(yīng)鏈。

此外，VSUN位于東南亞的硅片工廠正在建設(shè)中，設(shè)計產(chǎn)能4GW，并預(yù)計于2024年二季度建成投產(chǎn)。同時，公司在美國的本土產(chǎn)能也在建設(shè)中，一期電池片+組件產(chǎn)能為2GW+2GW，并預(yù)計組件及電池片工廠將分別于2024年第四季度和2025年第四季度建成投產(chǎn)。

PV Tech：2023年VSUN在越南的TOPCon電池片的布局令人矚目，相信您的到來會在技術(shù)層面為VSUN帶來新的變革，請問您覺得TOPCon的研究重點或需要克服的點在哪些方面呢？

王艾華博士：除了襯底材料的變化，電池技術(shù)主要發(fā)展方向是解決表面鈍化問題，明顯的趨勢就是從非鈍化接觸逐步發(fā)展到局部鈍化接觸。比如TOPCon電池，背面電極實現(xiàn)了鈍化接觸，再到HJT全鈍化接觸，即兩面電極都是鈍化接觸。

此外還有穩(wěn)定性和效率提升。效率方面，從實驗室到量產(chǎn)是不同的，量產(chǎn)需要技術(shù)人員熟悉工藝，設(shè)備也要維護好，產(chǎn)線上需要多一些調(diào)試磨合。VSUN有很不錯的基礎(chǔ)，目前公司在越南的生產(chǎn)線也做的不錯。

PV Tech：光伏行業(yè)的發(fā)展一日千里，參與其中的公司也是起起伏伏，競爭日趨激烈，從最初的幾十、幾百兆瓦到現(xiàn)在幾十吉瓦，隨著產(chǎn)能規(guī)模的不斷變大，企業(yè)對技術(shù)的選擇越來越艱難，您對VSUN的高效電池路線是怎么規(guī)劃和建議的？

王艾華博士：VSUN當(dāng)前要做的是，先做好TOPCon技術(shù)，把產(chǎn)能逐步釋放；同時公司也有其他的技術(shù)如異質(zhì)結(jié)等技術(shù)儲備，可以應(yīng)對一些差異化產(chǎn)品需求。對于未來下一步更前沿的規(guī)劃，我認為鈣鈦礦疊層是比較好的方向，當(dāng)然這是未來的技術(shù)。

行業(yè)從p型向n型過渡，大拿如何看？

PV Tech： 我注意到自進入新南威爾士大學(xué)后，這些年您一直專注太陽電池的研發(fā)工作，光伏行業(yè)經(jīng)過幾十年的發(fā)展，現(xiàn)在走到了從p到n型高效電池技術(shù)轉(zhuǎn)型的新階段，您怎么看這一趨勢？就n型技術(shù)而言，您比較看好其中的哪條技術(shù)路線(HJT、TOPCon、IBC等)？為什么？

王艾華博士：光伏電池量產(chǎn)技術(shù)是逐步迭代式發(fā)展演化，目前三種主流的技術(shù)路線很都有各自的特點和應(yīng)用場景。TOPCon電池可以從原來的PERC產(chǎn)線升級，能最大限度的利用原有設(shè)備。HJT則必須新建生產(chǎn)線，但其工藝比較少，工藝溫度低。

IBC或其衍生技術(shù)則把正負電極全部設(shè)計在背面，正面沒有了金屬柵線遮光，提高了效率的同時還兼顧了外觀美觀的特點。從目前看，我覺得這三種產(chǎn)品還是競爭和互補的關(guān)系。

PV Tech：相對于p型，您覺得n型電池技術(shù)有什么不同？他的研究重點在哪些方面？

王艾華博士：首先p型硅片制作工藝簡單，成本較低，而n型硅片壽命較長，電池效率可以做得更高，但是工藝相對復(fù)雜。主要因為磷和硼在硅中的分凝系數(shù)不同而帶來的拉晶工藝的難度不同。

早期光伏行業(yè)沿襲了空間電池的主流p型電池。現(xiàn)在隨著單晶拉棒設(shè)備和工藝的進步，n型硅片的成本也得到了很好的控制。n型硅片相比p型硅片更適合做高效率電池片。

目前以n型單晶硅為襯底的電池主要有HJT, TOPCon，IBC以及他們之間技術(shù)的融合衍生產(chǎn)品，比如HBC(HJT-IBC)，TBC(TOPCon-IBC)等?，F(xiàn)在仍在研究開發(fā)中的還有TOPCon電池升級產(chǎn)品，正面采用了poly finger或整面面poly，在TOPcon電池正面也實現(xiàn)鈍化接觸。中國科學(xué)院寧波材料技術(shù)與工程研究所硅基太陽能及寬禁帶半導(dǎo)體團隊 基于新型摻氮多晶硅，提出了雙功能多晶硅層結(jié)構(gòu)設(shè)計——摻氮多晶硅可提供優(yōu)異的鈍化性能并可以有效抽取載流子。

我們需要對此進行自己的實驗和開發(fā)，利用其優(yōu)點來改進現(xiàn)有電池的性能。此外，氮原子還可有效調(diào)節(jié)多晶硅的光學(xué)帶隙和TOPCon的能帶結(jié)構(gòu)，使其可以獲得更好的光學(xué)和電學(xué)鈍化性能。這個研究為高效TOPCon電池設(shè)計，特別是雙面接觸和全背面接觸的設(shè)計，以及新型多晶硅在產(chǎn)業(yè)化上的應(yīng)用提供借鑒意義。

PV Tech：從研發(fā)到量產(chǎn)，這又是很長的一段路，雖然現(xiàn)在行業(yè)進入n型時代，但我們發(fā)現(xiàn)行業(yè)不少公司的n型電池、組件量產(chǎn)存在一定困難，您覺得這類產(chǎn)品量產(chǎn)的難點有哪些？

王艾華博士：n型相對于p型，比如TOPCon的產(chǎn)線，它對于人員還有設(shè)備方面的要求會更高，它與設(shè)備的一個磨合性，包括對于產(chǎn)品穩(wěn)定性，均勻性、以及一致性也是有更大的挑戰(zhàn)。

在TOPCon之前，工藝的復(fù)雜程度，產(chǎn)線控制和技術(shù)人員都相對更容易。在現(xiàn)場，工藝要求變高，所以人員培訓(xùn)很重要。作為技術(shù)人員，需要加強培訓(xùn)?？偨Y(jié)來說，他需要各個環(huán)節(jié)的協(xié)調(diào)，工藝以及跟設(shè)備方的磨合，主要的問題就是怎么把這么多復(fù)雜的東西串起來，既要提效又要降本。另外，需要一個非常穩(wěn)定的基本工藝 baseline, 以便進一步提高與改進。工程師等技術(shù)人員有什么新的想法和改進，在一個穩(wěn)定的基礎(chǔ)工藝上就比較容易驗證。

 PERC電池有十幾年的數(shù)據(jù)，但n型的時間還不長，所以除了看生產(chǎn)磨合，還要看實際情況怎么樣，然后反饋到產(chǎn)線，再進行調(diào)試完善修改。另外，新的工藝和設(shè)備也在不斷出現(xiàn)，我們需要把握時機，及時更新設(shè)備與工藝，跟上產(chǎn)業(yè)的步伐。

技術(shù)迭代速度與產(chǎn)業(yè)健康的平衡

PV Tech：站在研究角度看，上面這些技術(shù)都是以前所要仰望的前端技術(shù)，但在光伏人的努力下，都開始走向商業(yè)化量產(chǎn)，追求無止盡，如果再往后，您覺得太陽電池還能開發(fā)什么新技術(shù)？未來會往哪些方面發(fā)展？

王艾華博士：我覺得現(xiàn)在的發(fā)展速度已經(jīng)超過了我原來的想象，比如效率的提升，工藝的進步等。1985年以前大家還在討論20%的效率是否是硅電池的極限，然后大概在1989年之后，就被打破了達到22%，然后再往后一點一點更高，現(xiàn)在已經(jīng)超過26%。

此外，我感覺現(xiàn)在行業(yè)的發(fā)展速度已經(jīng)遠遠超過以往，正以加速度的模式突飛猛進。以研發(fā)為例，以往的研發(fā)沒有很大的急迫感，但是現(xiàn)在的技術(shù)迭代加快，節(jié)奏有時是今天研發(fā)的結(jié)果明天就要生產(chǎn)，所以它是不一樣的。當(dāng)然，現(xiàn)在整個行業(yè)在投資上增加了很多倍，行業(yè)規(guī)模也擴大了很多倍，這么大的規(guī)模，大家合力去改變一件事情，相對比過去要容易。

實際上，我覺得這個行業(yè)應(yīng)該稍微冷靜一下，擺脫這種波動發(fā)展的循環(huán)，行業(yè)在景氣與過剩之間螺旋上升，這種狀態(tài)我個人覺得對行業(yè)的整個長期穩(wěn)定的發(fā)展未見得太好。

現(xiàn)在參與的人越多，參與的資本越多，對整個行業(yè)的快速發(fā)展是有好處的，但是怎么能做到一個平衡穩(wěn)步的進取，可能是一個我們不得不面對的問題。

PV Tech：在各研究機構(gòu)、院校及企業(yè)的共同努力下，太陽電池的效率不斷被刷新，因為不斷的提效降本，光伏發(fā)電成為了最具競爭力和經(jīng)濟性的可再生能源之一，您覺得下一步，電池效率的增長還有哪些空間？他的極限是多少？

王艾華博士：太陽電池的理論效率取決于你相信誰，取決于誰計算、誰測試，取決于根據(jù)什么樣的假設(shè)條件，等等。

那么未來，到底晶硅電池的極限效率在哪，我也不知道以哪一個預(yù)測為準(zhǔn)，但是我想如果實際效率能達到28%、29%，可能就會穩(wěn)定一段時間，這已經(jīng)是非常高的一個水準(zhǔn)，尤其是如果能夠應(yīng)用到量產(chǎn)化水平的話，真的也是一個很高的臺階。

PV Tech：您如何看鈣鈦礦等其他不同于晶硅體系的先進技術(shù)？

 王艾華博士：我也聽到有企業(yè)聲稱實現(xiàn)了鈣鈦礦電池組件的量產(chǎn)以及應(yīng)用。鈣鈦礦或者鈣鈦礦疊層電池如果解決了可靠性問題的話，我認為他是一個不錯的前沿技術(shù)。所以我們要密切關(guān)注這個領(lǐng)域的發(fā)展，并展開自己的研發(fā)準(zhǔn)備工作。目前我不太了解鈣鈦礦的量產(chǎn)及應(yīng)用情況，所以還需要觀察。

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