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(dāng)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(jìn)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(dāng)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(jī)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(xué)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(jì)后的2009年，日本桐蔭橫濱大學(xué)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(dá)到約26%。
當(dāng)時，在浙江大學(xué)光電系就讀的姚冀眾被派往澳大利亞的新南威爾士大學(xué)，學(xué)習(xí)光伏和可再生能源專業(yè)，師從被譽(yù)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(rèn)定難以走出實驗室，因此當(dāng)時沒有人認(rèn)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)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(xué)當(dāng)時唯二沒選傳統(tǒng)晶硅作為畢業(yè)選題的學(xué)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(bǔ)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(dāng)。”他回憶道。“它唯一的問題就是太年輕了，沒有進(jìn)入商業(yè)化階段。”
于是，之后在英國倫敦帝國理工學(xué)院攻讀博士學(xué)位期間，他與導(dǎo)師商討了用鈣鈦礦技術(shù)創(chuàng)業(yè)的想法，得到了導(dǎo)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(xué)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(jìn)，印證了姚冀眾學(xué)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?！暗谝晃豢蛻舨皇菄衅髽I(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(dāng)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(rèn)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(dá)17.5%，全面積轉(zhuǎn)化率達(dá)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(jì)錄，這已是纖納光電成立以來第11次刷新該紀(jì)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(xué)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?！?/p>
當(dāng)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。回憶搭建過程時，姚冀眾說，“我覺得這不是一個科學(xué)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(dāng)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(dá)到了半導(dǎo)體數(shù)量級。如果單純按照半導(dǎo)體標(biāo)準(zhǔn)，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(dá)到半導(dǎo)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(jìn)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(dāng)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(yuǎn)超歐美同行。姚冀眾認(rèn)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?！霸趯W(xué)術(shù)層面，我覺得至少稱得上‘齊頭并進(jìn)’，特別是器件領(lǐng)域和化學(xué)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?！币奖娊忉尩溃叭ツ昴瓿?，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(dāng)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(rèn)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?！?/p>
他認(rèn)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(rèn)可，但依然有很多人認(rèn)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。”
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(rèn)可’是一件復(fù)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(dá)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(jī)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?！彼f。
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(jī)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(jìn)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(dān)心”。他認(rèn)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(xì)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(jìn)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(bǔ)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(dāng)時有明確前景的通信方向和傳統(tǒng)光學(xué)方向，選擇光伏的學(xué)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?！币奖娬f。
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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