40Under40人物|想要改變光伏產(chǎn)業(yè)的年輕人
徐曉彤
2024-08-14
全球首個兆瓦級鈣鈦礦地面電站,。圖片來源：纖納光電
八月初的杭州受副熱帶高壓控制,，熱浪席卷了整座城市。天氣預(yù)報稱,，這里40℃以上的極端高溫還將持續(xù)至少一周時間,。據(jù)記載，杭州2003年之前從未出現(xiàn)過如此高溫,，而在近年來的夏季已成為慣常,。
位于杭州西北部的余杭區(qū)，很大程度上已脫離了城市熱島效應(yīng)的影響,，卻依舊悶熱難忍,。當車輛行至臨近纖納光電公司園區(qū)的街道時，已全然不見城區(qū)的繁華樣貌,，路旁散落著低矮的商鋪房屋,，與樹木田莊一起被太陽炙烤。
進入園區(qū),，訪客會被一左一右兩幢建筑環(huán)繞,。左側(cè)為綜合辦公樓，纖納光電首席執(zhí)行官姚冀眾博士就在這里辦公,；右側(cè)為研發(fā)區(qū),，被看作第三代光伏技術(shù)的鈣鈦礦太陽能電池在這里被持續(xù)更新迭代。
在這之前的第一代,，就是如今依然活躍于主流市場的晶硅技術(shù),；而作為第二代的碲化鎘，由于未做出較晶硅的明顯優(yōu)勢,，在國內(nèi)聲勢漸微,。
姚冀眾剛剛結(jié)束一場會議，稍后還需要外出,，因此這場采訪被卡在了午餐時間,。于是他一邊吃著簡易盒飯,，一邊開始了對話，他戴著眼鏡,，身著深色polo衫,，語速偏快，每當聊到技術(shù)問題便會停下手中的筷子,，用手指輕點著桌子做出解釋,。靠近窗邊的位置豎立著三塊半人高的紅棕色透明玻璃板,，有顏色的部分就是鈣鈦礦覆蓋區(qū),，它可以按需求被印刷成各種顏色。
與日照更充足,、極端高溫出沒更少的北方相比,，浙江以及多個中國南方城市并不是傳統(tǒng)晶硅光伏技術(shù)最好的應(yīng)用場景。高溫和陰雨會降低其發(fā)電效率,，而更嶄新的鈣鈦礦技術(shù)能發(fā)揮出更穩(wěn)定的表現(xiàn),。姚冀眾說，在高溫,、多雨,、弱光的環(huán)境中，裝機量相同的情況下,，鈣鈦礦能比傳統(tǒng)晶硅多發(fā)20%的電,，且發(fā)電成本低于浙江火電發(fā)電成本。
鈣鈦礦材料于1839年被德國礦物學家古斯塔夫·羅斯（Gustav Rose）在俄羅斯烏拉爾山脈中發(fā)現(xiàn),。直到近兩個世紀后的2009年,，日本桐蔭橫濱大學的宮坂力（Tsutomu Miyasaka）教授首次將這種材料應(yīng)用于染料敏化太陽能電池，光電轉(zhuǎn)化效率僅為3.81%,。而同期,，晶硅材料光電轉(zhuǎn)化效率最高已達到約26%。
當時,，在浙江大學光電系就讀的姚冀眾被派往澳大利亞的新南威爾士大學,，學習光伏和可再生能源專業(yè)，師從被譽為“光伏之父”的馬丁·格林（Martin Green）教授,。他說,，鈣鈦礦與晶硅技術(shù)巨大的差距，使它被認定難以走出實驗室,，因此當時沒有人認為這種新材料未來會對光伏行業(yè)帶來真正的影響,。
但在之后的本科畢業(yè)設(shè)計中，姚冀眾意識到鈣鈦礦作為光伏材料的潛質(zhì)。他設(shè)計了一系列光電測試標準和方法,，驗證成萬上億種材料能否成為好的光伏用料,。他說，無論是鈣鈦礦,，還是有機材料,，成分都是人工合成的，若每一種都花十幾年做出來,，再像晶硅一樣用數(shù)十年驗證它是不是好的光伏產(chǎn)品,，這個過程太過漫長。
姚冀眾也是新南威爾士大學當時唯二沒選傳統(tǒng)晶硅作為畢業(yè)選題的學生,，因為他意識到，若選擇已有二三十年發(fā)展史的傳統(tǒng)晶硅,，只能做一些領(lǐng)域內(nèi)邊邊角角的修補工作,，未來更大的市場一定在于尋找新材料。
“驗證下來,，鈣鈦礦是我見過最好的光伏材料,，它的性能甚至與極其昂貴的、用于天工的砷化鎵的性能旗鼓相當,?！彼貞浀馈,！八ㄒ坏膯栴}就是太年輕了,，沒有進入商業(yè)化階段?！?/p>
于是,，之后在英國倫敦帝國理工學院攻讀博士學位期間，他與導師商討了用鈣鈦礦技術(shù)創(chuàng)業(yè)的想法,，得到了導師的全力支持,，通過引薦，他順利地獲得了來自國內(nèi)政府和私人的投資,，與他的同學顏步一回國創(chuàng)立了纖納光電,。
纖納光電對鈣鈦礦技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的成功推進，印證了姚冀眾學生時期的想法,。鈣鈦礦走出實驗室,，實現(xiàn)了量產(chǎn)，并且纖納光電也成功將產(chǎn)品賣了出去,，成為了全球第一家實現(xiàn)鈣鈦礦光伏組件量產(chǎn)和商業(yè)化銷售的公司,。
姚冀眾至今對公司做成的第一筆生意記憶猶新。“第一位客戶不是國有企業(yè),，而是浙江的一家民營企業(yè),。那位老板說想試一下新技術(shù)，反正也不貴,。生意是在2021年談妥的,，2022年就實現(xiàn)了并網(wǎng)。他們買了100多千瓦,。這個數(shù)字現(xiàn)在看來是比較小,，但這在當時就是全世界鈣鈦礦賣出去的最大一筆生意了，這個量在浙江省一年可以發(fā)10萬度左右的電,?！?/p>
不同于晶硅技術(shù)的產(chǎn)品是板狀的晶硅片，鈣鈦礦電池是印刷在玻璃表面的一層薄膜,，因此除地面和屋頂這類傳統(tǒng)光伏使用場景,，鈣鈦礦組件還可以定制在建筑的外觀材料上。
現(xiàn)階段,，鈣鈦礦技術(shù)與傳統(tǒng)光伏相比最大的優(yōu)勢是能耗低,，生產(chǎn)過程中的碳足跡約是后者的十幾分之一，且材料利用率極高,，所需材料量僅是晶硅的幾百分之一,。而在轉(zhuǎn)化效率方面，纖納光電的研發(fā)也在迎頭趕上,。
今年5月,，纖納光電最新研制的鈣鈦礦組件α2通過了國際電工委員會（IEC）的全方位穩(wěn)定性認證，在原有產(chǎn)品α基礎(chǔ)上實現(xiàn)迭代,，有效面積轉(zhuǎn)化率達17.5%,，全面積轉(zhuǎn)化率達15%，刷新了鈣鈦礦太陽能電池商用組件級別的轉(zhuǎn)化效率世界紀錄,，這已是纖納光電成立以來第11次刷新該紀錄,。
鈣鈦礦產(chǎn)品的生產(chǎn)和研發(fā)，需要在穩(wěn)定性與轉(zhuǎn)化效率之間做到平衡,。姚冀眾解釋道,，“單純追求轉(zhuǎn)化率時，穩(wěn)定性就會下降,，可能使用一兩天,，甚至一兩個小時后，性能就會出現(xiàn)衰減,。所以一些學術(shù)界發(fā)表的文章說做到了很高的轉(zhuǎn)換效率,，其實對我們量產(chǎn)的借鑒意義非常有限。”
當2022年初,，公司100MW鈣鈦礦規(guī)?；a(chǎn)線在衢州建成投產(chǎn)時，姚冀眾心里已經(jīng)開始盤算GW產(chǎn)線的建設(shè),，產(chǎn)能是前者的十倍,。這條目前全球最大產(chǎn)能的鈣鈦礦產(chǎn)線計劃于今年年底投產(chǎn)。
由于兩條產(chǎn)線均是全球首例,，落地過程沒有任何參照,，因此它們都是在對缺陷和不合理的不斷調(diào)整中建成的?；貞洿罱ㄟ^程時,，姚冀眾說，“我覺得這不是一個科學層面的問題,，但它也屬于另一種創(chuàng)新,，工程和組織能力的創(chuàng)新?！?
1GW的產(chǎn)能，相當于一年要打印1000萬平米的玻璃,，鈣鈦礦的印制是高度精密的工作,，傳統(tǒng)晶硅130至150微米的厚度已經(jīng)足夠薄，而鈣鈦礦最薄十幾納米,，最厚也不過0.5微米,，是晶硅片的幾百分之一。
“對傳統(tǒng)印刷行業(yè)而言,，一年1000萬平米不算什么,。但鈣鈦礦要定向結(jié)晶，對粗糙度和厚度的要求達到了半導體數(shù)量級,。如果單純按照半導體標準,，無論材料還是工藝，設(shè)備成本之高是光伏產(chǎn)業(yè)不能接受的,。要做到印刷報紙級別的通量,，也要達到半導體晶圓廠的精度，還要把成本降下來,，是非常難的一件事,。”姚冀眾說,。
他回憶道,，20年前，中國晶硅技術(shù)發(fā)展起步晚，處境被動,。國內(nèi)能做的就是從歐美把產(chǎn)線買進來,，再做出產(chǎn)品賣到國外，陷入“兩頭在外”,，甚至“多頭在外”的窘境,。當時中國的光伏企業(yè)規(guī)模都很小，即便只發(fā)揮加工作用也賺到了錢,。
如今的中國傳統(tǒng)晶硅光伏企業(yè),，在產(chǎn)能、技術(shù),、規(guī)模等方面,，已經(jīng)遠超歐美同行。姚冀眾認為,，中國光伏行業(yè)的發(fā)展已經(jīng)超過了五年前人們最樂觀的預(yù)期,。
而作為第三代光伏技術(shù)的鈣鈦礦，國產(chǎn)化會走得更加徹底,?！皣鴥?nèi)國外幾乎是同時起步的。從商業(yè)化角度說,，雖然國外已經(jīng)有大公司開始做了,，但目前我們還是領(lǐng)先的?！彼f,。“在學術(shù)層面,，我覺得至少稱得上‘齊頭并進’,，特別是器件領(lǐng)域和化學合成領(lǐng)域，中國是領(lǐng)先的,?！?/p>
即便纖納光電的產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)量產(chǎn)、售賣,，并投入應(yīng)用,，至今依然有專家斷言，鈣鈦礦技術(shù)商業(yè)化的路走不通,。
“這項技術(shù)發(fā)展得很快,，很多專家掌握的信息還是三四年前的，但這段時間行業(yè)已經(jīng)發(fā)生了翻天覆地的變化,?！币奖娊忉尩?，“去年年初，我們量產(chǎn)的轉(zhuǎn)化效率還是13%,，而今天我們已經(jīng)可以做到18%,，我們相當于用一兩年的時間，完成了晶硅過去十多年走的路,?！?/p>
關(guān)于轉(zhuǎn)化效率的最新數(shù)據(jù)是，實驗室中,，鈣鈦礦與晶硅相差約0.7%（晶硅為26.7%,，鈣鈦礦約為26%），而在量產(chǎn)線上,，兩者相差3%到5%,。姚冀眾預(yù)計，這一差距有望在兩三年內(nèi)實現(xiàn)彌合,。
姚冀眾對于手中技術(shù)至今未被全然認可的現(xiàn)實表現(xiàn)得很坦然,。“鈣鈦礦畢竟是一個替代性產(chǎn)品,，比較對象是晶硅,。在技術(shù)層面做出優(yōu)勢的同時，還要說服市場從傳統(tǒng)路徑依賴中脫離出來,，嘗試新產(chǎn)品,，打消疑慮，這是需要過程的,。”
他認為,，現(xiàn)在的鈣鈦礦技術(shù)與十幾年前的新能源車處境相似,。新能源車如今已得到了市場認可，但依然有很多人認為油車比電車好,，新產(chǎn)品難以在所有應(yīng)用場景都擊敗老產(chǎn)品,，南北氣溫差異之下車輛電池也可能有不同的表現(xiàn)。
“新能源車剛出來時,，大家都會質(zhì)疑續(xù)航里程是不是虛報的,，電池衰減會不會很快，駕駛安不安全,。這些問題也一模一樣地發(fā)生在鈣鈦礦身上,。從多晶硅到單晶硅，晶硅用25年向市場證明了自己,，鈣鈦礦能再用25年嗎,？”姚冀眾說：“實驗室的加速衰老測試說服力也有限,，人們得真正使用三五年后才能證明?！?/p>
在他的預(yù)測中,，市場接受鈣鈦礦產(chǎn)品，意識到它的優(yōu)點,，還需要一兩年的時間,，但要實現(xiàn)市場份額的領(lǐng)先，還有很長的路需要走,?！啊徽J可’是一件復雜的事，中國光伏行業(yè)是個天量市場,，雖然市場規(guī)模比新能源車小一點,，但依舊巨大。攻擊新產(chǎn)品的理由千奇百怪,，很多人會猶豫觀望,，這也是推廣難的原因?！?/p>
但他也從過程的艱難中看到了希望——正因市場共識尚未達成,，如同纖納光電這樣的小企業(yè)才有更大的成長空間?！熬揞^有錢又有人,，只有他們觀望時，我們才有機會,。等過兩三年,，巨頭決定全面入局時，我們已經(jīng)把很多位置占領(lǐng)了,。這也是小企業(yè)發(fā)展的道理,。”他說,。
事實上,，隨著光伏行業(yè)內(nèi)卷的不斷加劇，晶硅價格較去年年初跌去近60%,，行業(yè)因出現(xiàn)虧損而哀鴻遍野,。市場已經(jīng)開始尋求技術(shù)上的突破，這給了鈣鈦礦突出重圍的機會,。包括寧德時代在內(nèi)的多家大型企業(yè),，已在今年先后對鈣鈦礦技術(shù)進行布局，但尚未有產(chǎn)品推向市場,。
面對潛在競爭,，姚冀眾坦言,，在現(xiàn)階段“不是特別擔心”。他認為,，纖納光電在技術(shù)上有先發(fā)優(yōu)勢,，最先將產(chǎn)品推向市場，因而掌握了最完備的第一手市場反饋,。雖然能源行業(yè)巨頭林立,，小企業(yè)大多徘徊在生死線，但他堅信凡事發(fā)展都有客觀規(guī)律,，一些事情的積累不是有錢有人就能一蹴而就的,，比如生產(chǎn)工藝的細節(jié)、配方,，和內(nèi)部組織的磨合,。
目前鈣鈦礦領(lǐng)域60%以上的市場份額都由纖納光電占據(jù)。他希望公司的積累能夠“滾動雪球”,，逐漸形成長久優(yōu)勢,。
顯然，姚冀眾對于行業(yè)發(fā)展進程一直有充足的耐心和信心,。畢竟他選擇光伏作為研究方向時,，國內(nèi)市場對這項需要國家補貼才能活下去的產(chǎn)業(yè)并不理解。光電系劃分專業(yè)時,，大部分人都選擇了當時有明確前景的通信方向和傳統(tǒng)光學方向,，選擇光伏的學生少之又少，甚至光電系教授做光伏研究的也是少數(shù),。
“選光伏方向的核心原因是,，我覺得燒煤和石油終究是有限度的，人們需要做出一些改變,。有光照的地方就可以用光伏發(fā)電,。”姚冀眾說,。
姚冀眾曾做過一個測算，如果在撒哈拉沙漠鋪設(shè)約40萬平方公里的光伏,，就可供應(yīng)全世界的能源消耗,。這一數(shù)字僅占陸地面積的0.4%左右，放到地圖上,，不過是一粒芝麻大小,。他也正在為這“一粒芝麻”大小的地方奮力前行。（財富中文網(wǎng)）
編輯：楊安琪
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