英利能源：用创新成果助力“双碳”目标实现

2022-02-08段永利

科技创新与品牌 2022年12期

文/本刊记者段永利

英利能源研发人员就如何改进单面刻蚀技术进行反复探索论证

作为深耕光伏行业超过20年的技术领先型企业，英利能源发展有限公司（以下简称“英利能源”）始终致力于光伏技术创新应用，推动能源绿色转型、构建现代化新能源体系。英利能源现已发展成为集技术研发、智能制造、电站开发建设运营为一体的光伏智慧能源解决方案提供商。1999年承接国家第一个年产3兆瓦多晶硅太阳能电池及应用系统示范项目，填补了国内不能商业化生产多晶硅太阳能电池的空白。以“生产老百姓用得起的绿色电力”为使命，依托长期积累形成的技术优势、品牌优势和文化优势，成为全球领先的太阳能光伏企业，是世界杯首家可再生能源赞助商。

创新的基因在延续

英利能源高度重视光伏前瞻技术创新和关键技术研发，拥有“国家技术标准创新基地（光伏）”等五大国家级创新平台，通过这些平台及时将科技创新成果进行转化，引领光伏技术的发展。一直以来，英利能源都不断加大关键技术和新技术、新材料科研攻关，全面提升企业科技创新能力和科研水平。通过开展对外合作、产教融合，与荷兰国家能源研究中心、澳大利亚新南威尔士大学、美国杜邦、中科院半导体研究所等国内外100多所单位建立了科研合作关系，共同开展了500多项合作研究，构建了广泛的国际化科技创新合作体系。

在创新体系引领下，截至目前，公司累计研发投入35亿元，先后承担国家“863计划”“973计划”、国家重点研发计划项目31项，申请专利2039项，主持和参与编写国际、国家及行业等标准118项，成为光伏行业技术和标准的领跑者。相继被评为国家创新型试点企业、国家火炬计划重点高新技术企业、工业企业知识产权运用试点企业、企业知识产权战略实施先进集体等。

依托创新平台，英利能源以科技创新为支撑，围绕高性能太阳电池及组件研究、光伏发电系统的基础及应用研究等方面，开展竞争前沿共性技术研究并取得重要成果，通过平台的良好运行，取得了一大批在光伏领域具有领先性和影响力的创新成果，并掌握了一系列光伏行业的关键技术，某些成果已经实现大规模生产，实现了经济效益和社会效益的双丰收，带动了光伏行业的发展。同时也为企业的发展注入了新的活力，助推了企业创新升级。

英利能源董事长尹绪龙说，公司一直以技术变革为抓手，聚焦产业优化升级。依托中国光伏领域唯一的国家标准创新基地输出核心技术，同时提升企业技术竞争力、完善产能布局、优化产业升级。着力开发具有自主知识产权的新技术、新工艺、新方法，提高自主研发能力，加大科研投入，提升科研装备水平。

目前为止，英利能源获国家级和省部级科技进步奖21项、科技鉴定成果28项，其中4项科技成果达到国际领先水平、19项科技成果达到国际先进水平。随着“30·60”目标成为我国实现绿色发展的要求，光伏产业再次迎来新的发展机遇。英利能源也抓住了这个利好时机，利用技术研发优势，以国家技术标准创新基地(光伏)建设为契机，实现从光伏技术引领到技术和标准双引领；以技术和质量为核心，以市场为导向，以调整产能布局、转换经营模式、完善销售网络、强化成本管理为抓手，从而为我国光伏产业健康发展作出更大贡献。

创新方法助力“双碳”

在“碳达峰、碳中和”背景下，光伏产业成为助力绿色经济发展和实现能源结构转型的重要手段之一。到2025年，全国风电、光伏发电发电量占全社会用电量的比重将达到16.5%左右。河北省光伏装机总量位列全国第二，占比约9.5%，是全国光伏大省。

光伏组件转换效率定义为受光照的光伏组件的最大输出功率与入射到该组件总面积上的辐照功率的百分比，是评价光伏组件性能的重要指标之一。英利能源创新团队张颖、蒋京娜、杨燕等队员，将“提高双面发电晶体硅太阳能组件转换效率”作为项目选题，通过综合运用TRIZ等创新方法，着力开发高密度封装、高转换效率的光伏组件产品。

应用正、背两面均可发电的太阳电池制造而成的双面发电组件，其正、背两面均可以吸收太阳光输出电力，以高发电增益、低成本的特点成为光伏市场的主流。

运用功能模型分析、因果链分析等方法，创新团队深入剖析双面发电组件系统的工作原理，挖掘影响光伏组件产品转换效率的根本原因，寻找控制解决问题的关键点，包括封装材料的光学损失和金属材料的电学损耗等。

在创新方法助力下，产品得到有效改进，实现组件转换效率提升1.16%。并且，经第三方权威检测机构（TUV莱茵）认证，光伏组件在湿热、热循环、PID等严苛环境下功率衰减小于3%，产品性能高于IEC61215、IEC61730等国际标准（标准为小于5%）。

本项目取得了系列创新成果。创新团队在材料和产品设计等方面进行专利布局，申请专利15项，其中发明专利4项，实用新型专利11项。发布的光伏行业标准“双面发电组件电参数测试方法”填补了国内标准空白。项目已完成科技成果转化，产品应用于1.85吉瓦地面电站，推广2年内增发电量约6200万千瓦时，减排效益约3221.9万元。项目荣获2021年中国创新方法大赛一等奖。

除了“提高双面发电晶体硅太阳能组件转换效率”项目外，英利能源的“晶硅电池光学匹配技术研究”项目也是成效显著。

晶硅电池制造是光伏产业链重要环节，作用就像汽车中的发动机，决定光伏发电量高低。提升电池效率、降低加工成本是行业的主旋律。而外观不良导致光学匹配度低，影响成品合格率，进而影响电池效率是业界难题，英利能源研发人员郎芳、王红芳、李英叶等意识到，改进提升光学匹配度的刻蚀技术对电池生产及降本意义重大。

依据行业惯例，电池制造需要对硅片进行扩散掺杂或者沉积镀膜，常规制造过程常采用管式设备完成。该方式期望进行硅片单面掺杂或镀膜，但不可避免的对另一面也进行了操作，导致电池内部的漏电或寄生吸收，影响电池效率，因此需要单面刻蚀。

如何实现单面刻蚀成了令创新团队挠头的大难题。

事实上，工业生产中常采用化学腐蚀法实现单面刻蚀，就是将硅片放置在有单面支撑的槽体内，上表面覆盖水膜保护，利用混酸与硅的反应，对硅片下表面及边缘进行刻蚀。单面刻蚀后的硅片易出现诸如滚轮印、局部未刻蚀、斑点等表面不合适的情况，影响成品合格率，进而影响电池效率。所以，改善电池刻蚀后表面外观，提高光学匹配是本课题要解决的问题。