追光前行

——从黄河水电看我国光伏产业“加速度”

        水穿巍巍昆仑，光洒莽莽祁连。
        坐落于此的国家电投集团黄河上游水电开发有限责任公司（以下简称“黄河水电”），因水而生。17座梯级水电站串珠成链，将丰富的水能资源转化为澎湃电能，点亮万家灯火。
        如今的黄河水电，因清洁能源而兴。借助青海地区丰富的光照资源，打造出光伏全产业链，成为我国践行双碳目标、建设新型电力系统的先行者。
       2011年，随着拉西瓦水电站建成投产，黄河上游水电开发由高峰转入低谷。拓展新领域，进军光伏产业链，成为黄河水电保持强劲发展势头的路径选择。然而彼时，企业面临的是光伏组件以多晶电池为主，价格高、光电转换效率低的市场困境。
        蝶变，发生在特殊的一年。
       2016年8月23日，习近平总书记来到黄河水电西宁分公司，殷切嘱托国有企业带头提高创新能力，努力形成更多更好的创新成果和产品，在创新发展方面发挥更大引领作用。
       “总书记的鼓励，让我们更加坚定了促进光伏产业大发展的信心，跑出了‘加速度’。”黄河水电党委书记、董事长姚小彦说。
        如今，黄河水电已成为全国唯一可同时量产PERC、TOPCon、IBC电池的企业，其中IBC电池产量80%销往海外。
        黄河水电的光伏产业正以“加速跑”的姿态向新征程迈进。
        5月9日，记者来到黄河水电，探访光伏产业“加速度”的动力所在。
       “现在想想，我是何等幸运，可以向总书记呈递硅片。”黄河水电西宁分公司工艺工程师魏蓉无比自豪。
        将历史的时针倒拨至8年前，习近平总书记来到黄河水电西宁分公司，走进电池生产车间，察看成品展示，了解制绒、刻蚀、镀膜、丝网印刷、高温烧结等生产工艺。
       “青海要抓住人才、技术、资金等关键环节，发展好光伏一条龙全产业链，让清洁能源更好造福人民。”这是习近平总书记对奋战在一线的工作人员留下的深情叮嘱与殷切期望。
       “发展好光伏一条龙全产业链”，是嘱托、是期望，更是目标。
        尽管彼时的魏蓉已在电池生产车间工作了4个年头，但对“研发”的概念依然有些模糊。而从2016年至今，魏蓉亲身参与并见证了一块小小的电池组件为我国光伏产业带来的变化，她也从普通产线人员成长为一名工艺工程师。
       “2016年，我们立即进行了技术升级，首先在原材料上将多晶硅换成了单晶硅，光电转换效率从17%提升到了20.15%。”魏蓉回忆道。
        然而，德国Fraunhofer研究所早在2015年便研发出了转换效率25.1%的新一代TOPCon电池；美国SunPower公司的IBC电池光电转换效率达25.2%。
        从20.15%到25.2%，道阻且长。
       全面掌握各项电池技术，黄河水电开始了PERC电池、TOPCon电池和IBC电池的“三足并行”，其中被誉为“转换效率之王”的IBC电池是黄河水电叩开世界大门的钥匙。
       IBC电池组件技术科研团队成立后，魏蓉担任清洗工艺工序的负责人，“没有任何经验可以借鉴，只能泡在实验室和车间，可能上百次实验，才能使光电转换效率提升0.1个百分点。”
       0.1个百分点，是个长久博弈的过程。
       “有一次，光电转换效率降低了0.8个百分点，经排查，是在我负责的清洗工序出现了重大污染，这个问题不解决，IBC项目的投产就遥遥无期，这让我压力大到寝食难安。”言语间，魏蓉满怀感慨。
        反复核对上百条信息、分析设备中的化学品后，终于检测出是盐酸金属离子超标所致。
       “必须采取手动加盐酸的方式揪出污染源，我们穿着洁净服再套一层防酸服、防毒面具，里三层外三层包裹得严严实实，一次验证下来就已经湿透全身。经过反复改进，终于阻断了污染源，IBC电池效率恢复了。”
       2019年12月23日，黄河水电建成了国内首条量产规模的IBC电池组件生产线，平均转换效率达23.5%，成为国内首家、全球第三家量产IBC电池组件的企业。
        从20.15%到25.5%，行则将至。
       2020年，IBC电池平均转换效率突破23.6%；2021年，平均转换效率达24%；2022年，平均转换效率达24.5%；2023年，IBC电池研发效率超过25.06%。
        一串串数据不仅是转换效率，更是“黄河效率”，印证了黄河水电发展进程中极为不易、极不平凡的八年。
        基于IBC电池产线工艺，2023年，黄河水电叠加TOPCon技术，完成TBC电池技术开发，光电转换效率超过25.5%；今年10月，TBC高效电池组件量产线将开建。
        机器人穿梭自如、机械臂灵活翻转，每天10多万张硅片在这里清洗、制绒、刻蚀、镀膜、测试，走出生产车间，走向市场。
       “我们的生产线24小时不间断，即便如此，产量依然满足不了市场需求。”IBC电池制造分厂副主任宋标说。
       2019年底，黄河水电IBC电池组件生产线建成当日，意大利知名光伏产品供应商FuturaSun公司便预订了5万千瓦的IBC电池组件产品，这是黄河水电IBC产品首次扬帆出海。
        降本增效是技术更迭的驱动因素，也是黄河水电光伏产品在海外市场实现“弯道超车”的法宝之一。
       IBC电池技术研发由黄河水电与德国康斯坦茨国际太阳能研究中心（ISC）合作进行，独特的扩散工艺、激光图形化技术，让IBC电池以简单的11道工序步骤，完胜国外近20道工序步骤。
        保持质量的同时降低成本，减少工序步骤是突破口，生产设备的选择同样是突破口。
        在其中一道关键工序中，当黄河水电研发人员提出使用国产设备以降低生产成本时，遭到了德国研发人员的强烈反对，他们认为国外设备的温控精度高于国产设备。
       “随着国内设备制造技术的不断突破，目前产线所有进口设备都被国产设备替代，并且光电转换效率没有受到任何影响。”宋标说。
        相对简单的工艺步骤、低成本的丝网印刷方式、国产设备及原辅材料的采用，让生产成本大幅度降低，归一化成本仅有美国SunPower公司的一半。
        颜值出众是黄河水电光伏产品在海外市场实现“弯道超车”的另一法宝。
        随着光伏组件走进海外的千家万户，用户对自家屋顶的整体美观度也提出了更高要求，兼具发电功能和建材属性的建筑光伏一体化（BIPV）项目逐渐流行，因此，“黑膜色”的IBC电池组件需求也越来越多。
        与布满栅线的PERC电池组件不同，IBC电池组件光滑无瑕，所有栅线及正负极全部隐藏于电池组件的背面，颜色、图案均可随意定制。
        电池组件的颜色主要受制绒工序的影响，绒面越小，膜色越深。“我们需要创新研发出更均匀的‘小绒面’新工艺，提高电池效率的同时实现‘黑膜色’组件效果。”宋标说。
        每次工艺的调整，并非简简单单地对设备、辅料进行调试，而是要进行一次次长达30个小时的膜色验证，验证实验涉及几百张电池编码和排序，顺序错乱或者出现膜色异常只能从头做起。
        经过持续一个月的研发与验证，研发人员成功将黑膜色占比提高到80%，打破了他们对“IBC电池只能做大绒面”的固化思维。
        物美价廉，让黄河水电IBC电池组件迅速“圈粉”海外千家万户，每年80%产量的电池组件被运往德国、迪拜、意大利等市场。
        从西宁市区到海南州兴海县，黄河水在深山峡谷间蜿蜒流淌。由黄河水电投资建设的羊曲水电站已进入施工建设后期阶段。该电站采用“光伏+储能”作为施工电源，开创了国内先河。
        用“绿电”建设“绿色电站”，光伏产业不遗余力。2023年3月，我国光伏累计装机容量超越水电，成为全国装机第二大电源，这与中国光伏产业强劲的发展势头密不可分。
        一次次的创新创效和技术突破，黄河水电回应着总书记的殷殷嘱托和切切期望，也书写着中国光伏行业的荣光。
        据中国光伏行业协会统计，从2014年至今，我国企业、研究机构在光伏电池实验室效率上，共打破世界纪录62次。在光伏主要生产环节产能的全球占比均超过80%，生产了全球90%以上的多晶硅和约98%的太阳能硅片、90%以上的太阳能电池和80%以上的光伏组件。
        从“跟跑”到“领跑”，光伏行业的跨越式发展为国内能源保供、全球能源转型注入澎湃动能。
       2022年12月，由中国电建投资建设的缅甸京荣光伏电站并网发电；2023年5月，由三峡集团投资建设的哥伦比亚首个光伏项目巴拉诺瓦Ⅰ主体工程开工建设；2024年5月，中国大唐取得孟加拉国福里德布尔10万千瓦光伏项目开发权……在“四个革命、一个合作”能源安全新战略的指引下，一座座海外光伏电站建成落地，见证着中国光伏产业步入世界舞台。
        随着全球光伏产业的加速升级，当前，光伏组件回收已逐步成为光伏产业实现绿色循环发展的必要途径。
        瞄准光伏组件回收领域，黄河水电着手开展关键技术和装备研究。2021 年底，该公司在西宁市建成了全国首条光伏组件回收中试线，这是一条衔接研究成果和正式工业生产的试验线，为了提升产品质量，热解去除质量占比5%~7%的胶膜后，完整组件回收率可达 94%以上，完整破碎组件综合回收率可达 92.5%以上，回收技术评价为国际领先。
       “我们会不断探索与创新，持续提升自己的技术优势，同时早日实现商业化运营。”国家电投光伏（储能）产业创新中心组件回收中试线主任郑璐说。
        如今，国家电投光伏制造、系统集成、工程建设、运营维护、组件回收和实证实验的绿色循环全产业链基本建成。
        国家电投党组书记、董事长刘明胜表示，将持续开展光伏技术研发，创新发展多能互补清洁能源基地、光伏治沙新模式、综合智慧零碳电厂，不断深化光伏产业国际开发合作。
        金色高原，阳光闪耀。在担当提高创新能力、发挥更大引领作用这一使命上，黄河水电栉风沐雨、铿锵前行；在引领绿色发展、让清洁能源更好造福人民这一征程上，中国光伏坚定不移、阔步前行。
        青海，孕育了黄河、长江、澜沧江的“中华水塔”，以其无可替代的资源优势，走出了一条绿意盎然的发展道路。
        从“夏都”西宁出发，沿着湟水河一路向东，黄河水电西宁分公司依山而立。
        电池生产线上，繁忙一如既往。机器人往来穿梭，机械臂有序抓取，一片片薄如纸翼的硅片被“梳妆打扮”后，走出车间、走出青海、走出国门。
       12年前，宋标刚刚踏入光伏行业时，我国光伏产品光电转换效率仅为17%。
       “巨变发生在2016年，从多晶电池技改为单晶电池，光电转换效率提升至20.15%，此后几乎一年上升一个台阶。”如今，已担任黄河水电IBC电池制造分厂副主任的宋标，是见证者，也是参与者。
       8年间，这里上升的每一个台阶，都助力着我国光伏产业的发展：
        ——2017年，PERC工艺升级改造，光电转换效率提升至21.35%以上，达到国内先进水平；
        ——2019年，建成国内首条IBC高效电池组件量产示范线，光电转换效率达到23%，处于国内领先水平；
        ——2021年，IBC电池量产平均转换效率达24%，跻身国际先进行列；
        ——2023年，实现IBC与TOPCon相结合的TBC技术自主研发，光电转换效率突破25.5%。
        何以如此？
        走进西宁分公司办公大楼，一幅巨型的照片里蕴含答案——习近平总书记和一线员工的合影。
       2016年8月23日，在青海考察的习近平总书记走进电池生产车间，了解企业发展光伏全产业链及科技研发、生产经营情况，并嘱托干部职工“发展好光伏一条龙全产业链”。
        回忆起为总书记呈递硅片的场景，工艺工程师魏蓉满是自豪。“那一刻我呈递的是对责任的交付、对产品质量的交付，甚至是对产业的交付。”她激励自己：必须在技术创新、降本增效的领域做出成绩！
        近3000个日夜的钻研，光电转换效率从2016年的20.15%到如今的25.5%，魏蓉做到了，黄河水电做到了。
        一张小小的硅片，沐一缕阳光，撬动一条产业链，也撬动着这个充满生机的新能源时代。
作者：冯聪聪 李东海
视频：冯聪聪
（转自《中国电力报》）