杜邦:关键材料 扼住技术的脉搏

来源:OFweek 太阳能光伏网发布时间:2015-05-20 07:34:35
众所周知,太阳能电池最早是被使用在航天事业上,为卫星、空间站等提供动力和能源的重要装置。从第一颗卫星发射到现在,人类的航天历史走过了58年的历史。然而人们或许不知道的是,从第一块太阳能电池片走出实验室,现在已经过去了整整61年的时间:1954年4月5日,世界上第一块商业实用型太阳能电池就已经在美国的贝尔实验室诞生。在贝尔实验室公布发明的那一刻,这个全世界在使用的太阳能电池仅有1W(瓦),60年后的今天,在全世界范围内太阳能光伏发电系统安装量已经超过100GW(吉瓦)。而作为全球历史悠久的技术领先企业,杜邦当时就提供了第一片的提纯硅以制做太阳能电池,可以说是全程见证着光伏产业的发展。

2015年4月27日至30日,第九届SNEC光伏展览会在上海隆重举行。作为光伏材料技术领导者,杜邦携最新先进光伏解决方案风采亮相展会,并为观众展示了两款用于高效太阳能电池的新型杜邦™ Solamet® 光伏导电浆料及与其重要客户的合作成果。2014年成功“预言”了光伏技术发展的杜邦今年又有什么亮点?OFweek太阳能光伏网采访了杜邦电子通讯事业部微电路材料全球总裁郭明政,来听听他是怎么说吧!

关注环太平洋市场 看好增长潜力

作为太阳能的重要策源地,欧洲各国的太阳能发电应用可以说走在了全球的前端。以德国为例,截至2014年年底,德国光伏发电装机容量约为38.2GW,光伏发电量约占全部发电量的6.3%,已连续9年保持世界光伏发电第一大国的位置。除此之外,西班牙、意大利、英国等国家的国内装机容量也不可小视。然而,也正是因为起步较早,欧盟市场提前达到了顶峰,进一步挖潜空间较小。全球太阳能市场的重心已经东移。

2014年中国光伏装机超过10GW,连续两年位居全球第一。根据中国国家能源局光伏发电建设规划,2015年中国更将新增光伏电站17.8GW。由此可以预见中国即将迎来新一轮的组件热潮。杜邦看好中日美等国家太阳能应用的蓬勃发展,也为这种变化做好了充分准备。据郭明政介绍,杜邦的研发体系已经遍布全球各地,及时关注光伏行业的变化。由于太阳能市场的逐渐东移,可以预见太阳能应用的环境也将趋于多样性。不同的气候条件、地形结构以及辐照因素等条件的变化对于太阳能产品的要求存在很大的差异。针对这些差异,大到组件、逆变器产品,小到构成这些产品的封装材料、银浆的使用,都是需要严格要求,才能适应市场。而这些,杜邦都在关注。

为此,杜邦在光伏材料的研发上针对多样化的市场、不同的客户需求,开发多元化的产品,这个策略也获得了客户的认可。郭明政透露,过去几年来,杜邦在光伏材料的销售额都超过了十亿美金。也正是由于客户的认可,杜邦才取得了如此高的成就。作为与组件生产配套的材料供应商,杜邦对于材料市场相当看好。眼下,中国的经济增长已经进入“新常态”,作为杜邦最重视的市场之一,其团队在这个“非常时刻”要比以往更加坚定地相信公司的价值准则。

“预言”式材料解决方案

杜邦十分注重材料对电池效率的提升能力。根据介绍,过去十年以来,杜邦光伏解决方案已经帮助提升约25% 的太阳能电池的电力输出,而其银浆消耗量也减少70%,在技术和成本上贡献巨大。杜邦率先在国际上推出先进材料引领高功率光伏组件、降低发电成本概念,并将之付诸行动。

在本次展会中,杜邦展示的两款用于高效太阳能电池的新型Solamet® 光伏导电浆料,包括杜邦™ Solamet® PV19x正面导电银浆和用于局部背钝化太阳能电池(PERC)的杜邦™ Solamet® PV76x正面导电银浆。通过提升太阳能电池的转换效率,杜邦™ Solamet® 导电浆料有助于显著提高光伏组件的输出功率。据透露,通过实际生产,展出产品Solamet® PV19x正面导电银浆系列在电池效率方面有0.15% 的提升。而且,新浆料具有优异的细线印刷能力、良好的工艺窗口配合以及高可靠性,已经初步应用于多家知名光伏企业,并获得客户的广泛认可。

如何持续优化细线印刷能力,是电池浆料供应商们共同关注的永恒问题。更细的栅线意味着更多的受光面积,更高的短路电流。根据实验结果,Solamet® PV19A—PV19x系列的第一支商业化产品,能够实现30微米的优异细线印刷能力。而通过优化浆料配方,以往的常见难题,即因为栅线过细而导致的串联电阻增高也得到了解决。其主要解决方法就是,通过加大高宽比,保证栅线横截面积,继而降低串联电阻,提高电池填充因子。栅线细化+提高栅线高宽比,通过这两个手段提高短路电流、填充因子,二者综合优势相加得到的就是效率的最优化结果。

配方优化后的浆料在实际生产中表现出了良好的工艺窗口,特别是在焊接拉力方面有出色表现。这个优势可以帮助改善高效电池片的生产良率,而且还能帮助客户实现更为灵活的主栅线图形设计。

栅线细化以及工艺窗口表现对于客户进行新一代产品的研发至关重要,对于企业技术升级价值明显。而作为杜邦解决方案中的另一个代表型产品,杜邦™Solamet® PV76x正面导电银浆更是堪称“预言”式的产品。随着全球太阳能市场逐渐趋往住宅型及商业型应用,高功率组件需求将主导未来太阳能市场成长。随之而来的是新技术的开发与应用。而局部背钝化太阳能电池,即俗称的PERC电池就是其中的一个重点方向。杜邦™ Solamet® PV76x正面导电银浆作为针对PERC电池研发的专用浆料,反映了杜邦在引领光伏技术路线的先见之明。杜邦尽管在PERC电池配套浆料的研发上走在了前列,但并没有被囿于单一正银产品,针对其他浆料需求也有大量的研发投入。杜邦™ Solamet® PV76x正面导电银浆在杜邦PERC电池浆料解决方案中,只是整套方案的一部分而已。

紧随客户需求 严格自律

杜邦在过去数十年中,在太阳能电池效率提升、光伏材料耗量减少等方面一直是引领者。以导电银浆为例,栅线印刷越来越细,加工难度越来越高,其对于银浆的要求也就越高。然而,片面的追求技术参数的极致,在一定程度上可以说是盲目行为。这点上,杜邦更趋向于引导客户思考,让客户意识到材料可靠性的重要。随着《光伏制造行业规范条件(2015年本)》的出炉,可以预见在一段时间内对于光伏制造业的质量监督将会加强。杜邦秉持的观点是,材料效率越来越高,栅线越来越细,更高的可靠性标准也应该随之提出。

郭明政介绍,杜邦已经形成了一套从下游直接与电站投资者合作的机制。通过客户的直接反映,发现问题并解决问题。中国光伏应用市场近年来经历了一场井喷式的市场繁荣,然而一些被掩盖问题也不能忽视。光伏材料不是低端产品,但如今同质化竞争也依然严重,滥竽充数的低价格产品充斥市场,额外占用市场资源,可以说是极度的浪费。从企业自律上角度,杜邦除了高标准要求自己以外,还希望唤醒客户对于光伏价值链的正确认知。

成立213年以来,杜邦的主营业务已与公司成立之处相距甚远。从19世纪杜邦主营的火药到20世纪的化工和纺织产品,再到近几年确立的以食物、防护和能源为三大支柱的“科学公司”,杜邦不断调整着自己的发展方向。可再生能源,特别是太阳能光伏产业作为杜邦未来的重要一极,地位显著。也正是因为杜邦多年以来在军工、航天、医疗事业上的严格要求,才能使其继续以高标准、高要求继续领导光伏材料研究。

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