国电投中央研究院高效铜栅线异质结光伏电池技术成功实现成果转化

时间:2022-08-16 09:55来源:国电投中央研究院
  近日,太阳能光热联盟理事单位——国家电投集团中央研究院(简称”中央研究院”)全资子公司国家电投集团新能源科技有限公司(简称“新能源公司”)成功引入战略投资方北京灵骏新能源科技有限责任公司(简称“灵骏新能源”),标志着中央研究院在高度市场化的光伏技术创新领域,自主研发的高效铜栅线异质结光伏电池(简称“C-HJT电池”)技术得到了资本市场的认可,打通了从技术研发、中试再到成果转化的全链条,为异质结电池技术产业化落地、市场化推广和新能源公司的发展奠定了坚实的基础。
  为推进C-HJT电池技术产业化和市场化,助力中国“3060”目标实现,中央研究院积极探索科技成果转化商业模式创新,成立C-HJT成果转化专项工作组,在确保国有资产保值增值的前提下,探索通过混合所有制改革的方式,引入社会资本的力量,共同推动C-HJT异质结电池技术成果产业化和市场化应用。项目于3月31日在北京产权交易所挂牌,最终由港股上市公司——银建国际控股集团有限公司(上市股份代码为00171.HK)全资子公司灵骏新能源成功摘牌。
  股权转让之后,新能源公司拥有中央研究院C-HJT电池全部技术,成为一家混合所有制的先进光伏电池技术科技公司。中央研究院仍持有新能源公司49%的股权,将与灵骏新能源将发挥各自优势,积极推动异质结电池技术产业化落地。银建国际控股集团有限公司也将以此为契机,进入高效光伏电池这条“朝阳赛道”,锚定方向,持续发力,实现业务转型发展。
科研人员在检查C-HJT电池片
  新能源公司成立于2017年,是国家电投集团 “高效铜栅线晶体硅异质结(C-HJT)光伏电池研究及量产技术开发”创新研发课题的实施主体,承担着C-HJT技术研发与中试工作。
  公司拥有一支由海外高层次专家领衔,有丰富研发和管理经验的专业化团队,建设了全球领先的C-HJT电池中试研发平台,具备C-HJT电池量产能力。C-HJT电池产品平均转换效率超过24.5%,经中国可再生能源学会及江西省能源协会成果鉴定,C-HJT电池技术达国际先进水平。
  截至目前,公司已完成申请国家专利27项,其中已授权8项,实审8项,形成技术秘密30余项,学术论文8篇,获评国家高新技术企业资质,并入选科技部中小型科技企业信息库,入选国家电投集团独角兽种苗企业库。C-HJT电池成果相继获得集团公司商业模式创新大赛优秀奖,摩尔光伏“金豹奖·技术领先企业”,首届TERA-Award全球智慧能源创新大赛铜奖。
  C-HJT电池的技术优势
  N型异质结光伏电池行业内公认的PERC(钝化发射极和背面电池技术)之后最有前景的下一代晶硅电池技术,其量产转换效率约为22.5%-24.5%,而其实验室最高转换效率已达26.63%。
与其他光伏电池技术相比,异质结光伏电池技术具有以下优点:
  1. 转换效率高,截至目前实验室最高已达26.63%,量产效率超过24%,远高于PERC电池。
  2. 光照稳定性好,无光致衰减(Staebler-Wronski)与电势诱导衰减(PID)效应,寿期内综合发电效益可增加约5%-8%。
  3. 温度特性优良,异质结电池温度系数可达到-0.25%/℃,明显低于PERC电池,也就是说在同样的高温环境下,异质结电池的发电量要明显高于PERC电池。
  4. 双面电池设计,配合双玻组件,年均发电量比单面电池提升10%-30%。
  5. 度电成本(LCOE)低,随着异质结光伏电池产业化规模化发展,设备、浆料、靶材等成本的大幅度下降,非常有竞争力。
  基于异质结光伏电池转换效率高、无光衰、温度系数低、弱光响应好、生产良率高、双面率好的诸多特点,光伏行业普遍认为异质结是下一代光伏电池技术最有力的竞争者,纷纷看好其市场前景,开展技术研发,进行产业布局。
  C-HJT(Copper-Heterojunction with intrinsic Thin film)铜栅线晶体硅异质结电池是使用N硅片为衬底,通过真空薄膜沉积工艺在N型硅片正反面分别结合本征及不同掺杂类型的非晶硅薄膜,并采用双面透明导电薄膜做电流收集层,从而形成的高效光伏电池。
  区别于常见的使用丝网印刷银栅线的异质结电池,C-HJT的特点在于其采用沉积铜金属栅线,使栅线截面的高宽比控制更加优化,改善了入射光利用率,提高了C-HJT电池的转换效率,同时在栅线材料电阻率及成本上更具优势。因此,C-HJT电池通过利用传统HJT电池特性,在其基础上使用了铜栅线技术,实现了高性能与低成本的结合。
  新能源公司的发展历程
  2016年,引进异质结电池技术高端专业人才。
  2017年,为布局C-HJT光伏电池等技术产业化工作,经国家电投集团公司批复,中央研究院成立了全资子公司新能源公司。新能源公司注册资本金5000万元,旨在以服务国家电投集团公司新能源产业快速发展为目标,打造新能源技术研发、技术转化与产业化应用平台。
  2018年3月,“高效铜栅线晶体硅异质结(C-HJT)光伏电池研究及量产技术开发”项目通过集团公司创新领导小组会审批,作为集团公司战略性科研项目正式立项。项目周期3年,目标为搭建C-HJT试验研发平台,并在此基础上,研发出光电转换效率在24.5%的高效铜栅线C-HJT光伏电池量产制备技术,从而为集团公司下一代高效光伏电池技术规模化生产及孵化新的效益增长点提供技术支撑。
  2018年,引进100MW铜异质结电池研发中试线设备,同年项目落地南昌。
  2019年,完成了整线调通工作。中央研究院铜栅线异质结光伏电池中试线是截至目前国内产能规模最大,拥有设备最全、最先进的晶体硅铜栅线异质结光伏电池中试线,可同时满足研发及生产的需要。
  2019年12月25日,C-HJT电池成品正式下线,首批次成功下线的C-HJT光伏电池片最高效率达22.56%,标志着国家电投集团中央研究院在高效光伏电池研发领域跻身国际先进水平,具有里程碑式的意义,为后续研发更高效率C-HJT光伏电池技术奠定了坚实基础。
  2021年9月,公司完成既定任务目标,C-HJT电池产品平均转换效率超过24.5%,顺利通过国家电投集团组织的专家现场验收,并经中国可再生能源学会成果鉴定,C-HJT技术达国际先进水平。
  中央研究院的探索性实践
  回顾C-HJT电池的研发、中试到成果转化全过程,中央研究院在研发、商业模式、成果转化和资产运作方面都进行了全新的尝试,为后续科技成果转化提供了宝贵经验和借鉴意义。
   1、合作研发创新
  高效铜栅线异质结光伏电池研发课题自立项伊始,中央研究院便确立了以产业化为目标的开发思路。
  项目研发和中试均落地江西南昌。5年来,中央研究院与南昌高新区政府通力合作,建立了顺畅的沟通协调机制,构筑了央地合作典范;与在赣集团公司系统(江西公司、江西核电)加强交流合作,为技术研发和中试等工作开展打下了良好的基础。同时,搭建了产学研用一体化研发平台,与包括中科院电工所、南昌大学、北京工业大学、华北电力大学等科研机构及高校合作,以科技创新赋能核心竞争力,助力高效光伏技术产业高质量发展。
  2、商业模式创新
  在稳步推进项目落地同时,国电投中央研究院同步谋划成果转化及产业化发展路径。
  成立专业化项目平台公司。成立国家电投集团新能源科技有限公司,并以其为主体,按照“小管理,大协作,大科研”的思路推进项目研发及成果转化工作,有效保证了研发团队稳定、各项资源配置灵活,并且产权主体清晰,运行机制灵活,为后续成果产业化打下坚实基础;
  高标准高水平组建市场化团队。技术研发工作中最关键的要素当属是人才要素,中央研究院锁定高效异质结技术之后,迅速引进海外高层次专家,招聘具有丰富研发和管理经验的人才,搭建了一支市场化团队。
  以产业化模式推进研发和项目实施。虽然项目属技术研发类项目,但中央研究院并未只在实验室中开展相关工作,而是充分解放思路,创新理念,以形成可供推广的量产技术为最终目标,落地江西南昌,依托当地资源,搭建量产中试平台,实现成果产出,从而走出了一条面向产业化开展研发工作的新路。
  3、资产运作创新
  C-HJT电池技术的成果转化,是践行集团公司轻资产发展模式的一次有益尝试。以科技成果为资产通过技术许可、转让、作价入股等方式进行对外转化,是用知识换取收益的过程,符合集团公司“2035一流战略”发展规划,打好“增量牌”、以及轻资产创新发展的模式。
  文字:李    洋、 张兴禹
  图片:张兴禹

注:本文章转载自国电投中央研究院,不代表本网观点立场。

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