追光前行
——從黃河水電看我國光伏產(chǎn)業(yè)“加速度”
水穿巍巍昆侖，光灑莽莽祁連。
坐落于此的國家電投集團黃河上游水電開發(fā)有限責任公司（以下簡稱“黃河水電”），因水而生。17座梯級水電站串珠成鏈，將豐富的水能資源轉化為澎湃電能，點亮萬家燈火。
如今的黃河水電，因清潔能源而興。借助青海地區(qū)豐富的光照資源，打造出光伏全產(chǎn)業(yè)鏈，成為我國踐行雙碳目標、建設新型電力系統(tǒng)的先行者。
2011年，隨著拉西瓦水電站建成投產(chǎn)，黃河上游水電開發(fā)由高峰轉入低谷。拓展新領域，進軍光伏產(chǎn)業(yè)鏈，成為黃河水電保持強勁發(fā)展勢頭的路徑選擇。然而彼時，企業(yè)面臨的是光伏組件以多晶電池為主，價格高、光電轉換效率低的市場困境。
蝶變，發(fā)生在特殊的一年。
2016年8月23日，習近平總書記來到黃河水電西寧分公司，殷切囑托國有企業(yè)帶頭提高創(chuàng)新能力，努力形成更多更好的創(chuàng)新成果和產(chǎn)品，在創(chuàng)新發(fā)展方面發(fā)揮更大引領作用。
“總書記的鼓勵，讓我們更加堅定了促進光伏產(chǎn)業(yè)大發(fā)展的信心，跑出了‘加速度’?！秉S河水電黨委書記、董事長姚小彥說。
如今，黃河水電已成為全國唯一可同時量產(chǎn)PERC、TOPCon、IBC電池的企業(yè)，其中IBC電池產(chǎn)量80%銷往海外。
黃河水電的光伏產(chǎn)業(yè)正以“加速跑”的姿態(tài)向新征程邁進。
5月9日，記者來到黃河水電，探訪光伏產(chǎn)業(yè)“加速度”的動力所在。
“黃河效率”
“現(xiàn)在想想，我是何等幸運，可以向總書記呈遞硅片。”黃河水電西寧分公司工藝工程師魏蓉無比自豪。
將歷史的時針倒撥至8年前，習近平總書記來到黃河水電西寧分公司，走進電池生產(chǎn)車間，察看成品展示，了解制絨、刻蝕、鍍膜、絲網(wǎng)印刷、高溫燒結等生產(chǎn)工藝。
“青海要抓住人才、技術、資金等關鍵環(huán)節(jié)，發(fā)展好光伏一條龍全產(chǎn)業(yè)鏈，讓清潔能源更好造福人民?！边@是習近平總書記對奮戰(zhàn)在一線的工作人員留下的深情叮囑與殷切期望。
“發(fā)展好光伏一條龍全產(chǎn)業(yè)鏈”，是囑托、是期望，更是目標。
盡管彼時的魏蓉已在電池生產(chǎn)車間工作了4個年頭，但對“研發(fā)”的概念依然有些模糊。而從2016年至今，魏蓉親身參與并見證了一塊小小的電池組件為我國光伏產(chǎn)業(yè)帶來的變化，她也從普通產(chǎn)線人員成長為一名工藝工程師。
“2016年，我們立即進行了技術升級，首先在原材料上將多晶硅換成了單晶硅，光電轉換效率從17%提升到了20.15%。”魏蓉回憶道。
然而，德國Fraunhofer研究所早在2015年便研發(fā)出了轉換效率25.1%的新一代TOPCon電池；美國SunPower公司的IBC電池光電轉換效率達25.2%。
從20.15%到25.2%，道阻且長。
全面掌握各項電池技術，黃河水電開始了PERC電池、TOPCon電池和IBC電池的“三足并行”，其中被譽為“轉換效率之王”的IBC電池是黃河水電叩開世界大門的鑰匙。
IBC電池組件技術科研團隊成立后，魏蓉擔任清洗工藝工序的負責人，“沒有任何經(jīng)驗可以借鑒，只能泡在實驗室和車間，可能上百次實驗，才能使光電轉換效率提升0.1個百分點?！?br />
0.1個百分點，是個長久博弈的過程。
“有一次，光電轉換效率降低了0.8個百分點，經(jīng)排查，是在我負責的清洗工序出現(xiàn)了重大污染，這個問題不解決，IBC項目的投產(chǎn)就遙遙無期，這讓我壓力大到寢食難安?！毖哉Z間，魏蓉滿懷感慨。
反復核對上百條信息、分析設備中的化學品后，終于檢測出是鹽酸金屬離子超標所致。
“必須采取手動加鹽酸的方式揪出污染源，我們穿著潔凈服再套一層防酸服、防毒面具，里三層外三層包裹得嚴嚴實實，一次驗證下來就已經(jīng)濕透全身。經(jīng)過反復改進，終于阻斷了污染源，IBC電池效率恢復了。”
2019年12月23日，黃河水電建成了國內首條量產(chǎn)規(guī)模的IBC電池組件生產(chǎn)線，平均轉換效率達23.5%，成為國內首家、全球第三家量產(chǎn)IBC電池組件的企業(yè)。
從20.15%到25.5%，行則將至。
2020年，IBC電池平均轉換效率突破23.6%；2021年，平均轉換效率達24%；2022年，平均轉換效率達24.5%；2023年，IBC電池研發(fā)效率超過25.06%。
一串串數(shù)據(jù)不僅是轉換效率，更是“黃河效率”，印證了黃河水電發(fā)展進程中極為不易、極不平凡的八年。
基于IBC電池產(chǎn)線工藝，2023年，黃河水電疊加TOPCon技術，完成TBC電池技術開發(fā)，光電轉換效率超過25.5%；今年10月，TBC高效電池組件量產(chǎn)線將開建。
“圈粉”海外
機器人穿梭自如、機械臂靈活翻轉，每天10多萬張硅片在這里清洗、制絨、刻蝕、鍍膜、測試，走出生產(chǎn)車間，走向市場。
“我們的生產(chǎn)線24小時不間斷，即便如此，產(chǎn)量依然滿足不了市場需求?！盜BC電池制造分廠副主任宋標說。
2019年底，黃河水電IBC電池組件生產(chǎn)線建成當日，意大利知名光伏產(chǎn)品供應商FuturaSun公司便預訂了5萬千瓦的IBC電池組件產(chǎn)品，這是黃河水電IBC產(chǎn)品首次揚帆出海。
降本增效是技術更迭的驅動因素，也是黃河水電光伏產(chǎn)品在海外市場實現(xiàn)“彎道超車”的法寶之一。
IBC電池技術研發(fā)由黃河水電與德國康斯坦茨國際太陽能研究中心（ISC）合作進行，獨特的擴散工藝、激光圖形化技術，讓IBC電池以簡單的11道工序步驟，完勝國外近20道工序步驟。
保持質量的同時降低成本，減少工序步驟是突破口，生產(chǎn)設備的選擇同樣是突破口。
在其中一道關鍵工序中，當黃河水電研發(fā)人員提出使用國產(chǎn)設備以降低生產(chǎn)成本時，遭到了德國研發(fā)人員的強烈反對，他們認為國外設備的溫控精度高于國產(chǎn)設備。
“隨著國內設備制造技術的不斷突破，目前產(chǎn)線所有進口設備都被國產(chǎn)設備替代，并且光電轉換效率沒有受到任何影響。”宋標說。
相對簡單的工藝步驟、低成本的絲網(wǎng)印刷方式、國產(chǎn)設備及原輔材料的采用，讓生產(chǎn)成本大幅度降低，歸一化成本僅有美國SunPower公司的一半。
顏值出眾是黃河水電光伏產(chǎn)品在海外市場實現(xiàn)“彎道超車”的另一法寶。
隨著光伏組件走進海外的千家萬戶，用戶對自家屋頂?shù)恼w美觀度也提出了更高要求，兼具發(fā)電功能和建材屬性的建筑光伏一體化（BIPV）項目逐漸流行，因此，“黑膜色”的IBC電池組件需求也越來越多。
與布滿柵線的PERC電池組件不同，IBC電池組件光滑無瑕，所有柵線及正負極全部隱藏于電池組件的背面，顏色、圖案均可隨意定制。
電池組件的顏色主要受制絨工序的影響，絨面越小，膜色越深?！拔覀冃枰獎?chuàng)新研發(fā)出更均勻的‘小絨面’新工藝，提高電池效率的同時實現(xiàn)‘黑膜色’組件效果?！彼螛苏f。
每次工藝的調整，并非簡簡單單地對設備、輔料進行調試，而是要進行一次次長達30個小時的膜色驗證，驗證實驗涉及幾百張電池編碼和排序，順序錯亂或者出現(xiàn)膜色異常只能從頭做起。
經(jīng)過持續(xù)一個月的研發(fā)與驗證，研發(fā)人員成功將黑膜色占比提高到80%，打破了他們對“IBC電池只能做大絨面”的固化思維。
物美價廉，讓黃河水電IBC電池組件迅速“圈粉”海外千家萬戶，每年80%產(chǎn)量的電池組件被運往德國、迪拜、意大利等市場。
中國之“光”
從西寧市區(qū)到海南州興?？h，黃河水在深山峽谷間蜿蜒流淌。由黃河水電投資建設的羊曲水電站已進入施工建設后期階段。該電站采用“光伏+儲能”作為施工電源，開創(chuàng)了國內先河。
用“綠電”建設“綠色電站”，光伏產(chǎn)業(yè)不遺余力。2023年3月，我國光伏累計裝機容量超越水電，成為全國裝機第二大電源，這與中國光伏產(chǎn)業(yè)強勁的發(fā)展勢頭密不可分。
一次次的創(chuàng)新創(chuàng)效和技術突破，黃河水電回應著總書記的殷殷囑托和切切期望，也書寫著中國光伏行業(yè)的榮光。
據(jù)中國光伏行業(yè)協(xié)會統(tǒng)計，從2014年至今，我國企業(yè)、研究機構在光伏電池實驗室效率上，共打破世界紀錄62次。在光伏主要生產(chǎn)環(huán)節(jié)產(chǎn)能的全球占比均超過80%，生產(chǎn)了全球90%以上的多晶硅和約98%的太陽能硅片、90%以上的太陽能電池和80%以上的光伏組件。
從“跟跑”到“領跑”，光伏行業(yè)的跨越式發(fā)展為國內能源保供、全球能源轉型注入澎湃動能。
2022年12月，由中國電建投資建設的緬甸京榮光伏電站并網(wǎng)發(fā)電；2023年5月，由三峽集團投資建設的哥倫比亞首個光伏項目巴拉諾瓦Ⅰ主體工程開工建設；2024年5月，中國大唐取得孟加拉國福里德布爾10萬千瓦光伏項目開發(fā)權……在“四個革命、一個合作”能源安全新戰(zhàn)略的指引下，一座座海外光伏電站建成落地，見證著中國光伏產(chǎn)業(yè)步入世界舞臺。
隨著全球光伏產(chǎn)業(yè)的加速升級，當前，光伏組件回收已逐步成為光伏產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)綠色循環(huán)發(fā)展的必要途徑。
瞄準光伏組件回收領域，黃河水電著手開展關鍵技術和裝備研究。2021 年底，該公司在西寧市建成了全國首條光伏組件回收中試線，這是一條銜接研究成果和正式工業(yè)生產(chǎn)的試驗線，為了提升產(chǎn)品質量，熱解去除質量占比5%~7%的膠膜后，完整組件回收率可達 94%以上，完整破碎組件綜合回收率可達 92.5%以上，回收技術評價為國際領先。
“我們會不斷探索與創(chuàng)新，持續(xù)提升自己的技術優(yōu)勢，同時早日實現(xiàn)商業(yè)化運營?！眹译娡豆夥▋δ埽┊a(chǎn)業(yè)創(chuàng)新中心組件回收中試線主任鄭璐說。
如今，國家電投光伏制造、系統(tǒng)集成、工程建設、運營維護、組件回收和實證實驗的綠色循環(huán)全產(chǎn)業(yè)鏈基本建成。
國家電投黨組書記、董事長劉明勝表示，將持續(xù)開展光伏技術研發(fā)，創(chuàng)新發(fā)展多能互補清潔能源基地、光伏治沙新模式、綜合智慧零碳電廠，不斷深化光伏產(chǎn)業(yè)國際開發(fā)合作。
金色高原，陽光閃耀。在擔當提高創(chuàng)新能力、發(fā)揮更大引領作用這一使命上，黃河水電櫛風沐雨、鏗鏘前行；在引領綠色發(fā)展、讓清潔能源更好造福人民這一征程上，中國光伏堅定不移、闊步前行。
記者手記
一定要將光伏產(chǎn)業(yè)做好
馮聰聰
青海，孕育了黃河、長江、瀾滄江的“中華水塔”，以其無可替代的資源優(yōu)勢，走出了一條綠意盎然的發(fā)展道路。
從“夏都”西寧出發(fā)，沿著湟水河一路向東，黃河水電西寧分公司依山而立。
電池生產(chǎn)線上，繁忙一如既往。機器人往來穿梭，機械臂有序抓取，一片片薄如紙翼的硅片被“梳妝打扮”后，走出車間、走出青海、走出國門。
12年前，宋標剛剛踏入光伏行業(yè)時，我國光伏產(chǎn)品光電轉換效率僅為17%。
“巨變發(fā)生在2016年，從多晶電池技改為單晶電池，光電轉換效率提升至20.15%，此后幾乎一年上升一個臺階?！比缃?，已擔任黃河水電IBC電池制造分廠副主任的宋標，是見證者，也是參與者。
8年間，這里上升的每一個臺階，都助力著我國光伏產(chǎn)業(yè)的發(fā)展：
——2017年，PERC工藝升級改造，光電轉換效率提升至21.35%以上，達到國內先進水平；
——2019年，建成國內首條IBC高效電池組件量產(chǎn)示范線，光電轉換效率達到23%，處于國內領先水平；
——2021年，IBC電池量產(chǎn)平均轉換效率達24%，躋身國際先進行列；
——2023年，實現(xiàn)IBC與TOPCon相結合的TBC技術自主研發(fā)，光電轉換效率突破25.5%。
何以如此？
走進西寧分公司辦公大樓，一幅巨型的照片里蘊含答案——習近平總書記和一線員工的合影。
2016年8月23日，在青海考察的習近平總書記走進電池生產(chǎn)車間，了解企業(yè)發(fā)展光伏全產(chǎn)業(yè)鏈及科技研發(fā)、生產(chǎn)經(jīng)營情況，并囑托干部職工“發(fā)展好光伏一條龍全產(chǎn)業(yè)鏈”。
回憶起為總書記呈遞硅片的場景，工藝工程師魏蓉滿是自豪。“那一刻我呈遞的是對責任的交付、對產(chǎn)品質量的交付，甚至是對產(chǎn)業(yè)的交付?！彼钭约海罕仨氃诩夹g創(chuàng)新、降本增效的領域做出成績！
近3000個日夜的鉆研，光電轉換效率從2016年的20.15%到如今的25.5%，魏蓉做到了，黃河水電做到了。
一張小小的硅片，沐一縷陽光，撬動一條產(chǎn)業(yè)鏈，也撬動著這個充滿生機的新能源時代。
作者：馮聰聰 李東海
視頻：馮聰聰
（轉自《中國電力報》）
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