2022年10月11日,江西省光伏产业科技创新联合体(以下简称“光伏联合体”)正式揭牌成立。成立以来,该联合体充分发挥创新引领和资源集聚效应,进一步厚植产业优势、创优政策环境,加快上下游产业链融合发展,推动光伏新能源产业高质量发展,围绕光伏产业链需协同攻克的关键共性技术,科学合理布局攻关项目,通过项目协同攻关促进创新联合体有机联系,为全省构建绿色低碳的现代化产业体系、加快高质量跨越式发展提供强劲支撑。
一、基本情况
光伏联合体由光伏龙头企业晶科能源股份有限公司牵头,联合南昌大学、华东交通大学、捷泰新能源等32家成员单位共同组建,基本涵盖了我省光伏产业领域龙头企业,其中科研院所6家,企业26家。联合体专家委员会拥有国际电工委员会光伏电池工作(IEC TC82 WG8)召集人/国际半导体SEMI核心委员、中国可再生能源学会光伏专业委员会委员等专家7人。
晶科能源股份有限公司(以下简称“晶科能源”),是全球最大的光伏组件制造商之一,在产业链中占主导地位,晶科能源拓展光伏技术的多元化规模应用场景,布局光伏建筑一体化、光伏制氢、储能等领域,着力打造新能源生态圈,在行业中率先建立了从硅料加工到硅片、电池片和组件生产的“垂直一体化”产能,在中国、美国、马来西亚、越南共拥有14个全球化生产基地。预计截至2023年末,公司单晶硅片、电池、组件产能分别达到75GW、75GW和90GW,并建立了行业最大规模的N型电池产能共35GW。晶科能源拥有研发人员1902人,其中博士20人,拥有有效专利1663项,其中发明专利241项,海外专利144项。获得“国家企业技术中心”、“国家技术创新示范企业”、“制造业单项冠军示范企业”等多项殊荣,主导制定了IEC等一百多项国际国内行业标准,先后22次打破行业量产或实验室测试世界纪录,承担了国家科技部“晶硅光伏组件回收处理成套技术和装备”等2项重点研发计划。公司产品销售覆盖全球170余个国家和地区,多年位列全球组件出货量冠军,截至2023年一季度,光伏组件出货量已累计超过150吉瓦,位列全球第一。
二、产业链图
按照《江西省产业链科技创新联合体组建指引》工作要求,联合体秘书处组织联合体各成员单位梳理完善了光伏产业链图,梳理了产业链的创新方向、攻关重点和工作方案。产业链图如下:
三、技术清单
光伏联合体立足全球光伏制造及发电应用领域的发展前沿,打造晶硅电池组件及发电应用新技术、新产品的研发基地和人才培养基地,围绕光伏产业发展的重大技术需求,针对光伏产业发展的关键技术问题,有效汇聚光伏产业内的科技创新力量,充分调动和发挥各自优势,推动创新资源开放共享和科技创新合作联动,协力突破技术瓶颈制约,推进高新技术成果快速产业化,服务光光伏产业转型升级和创新发展。
(一)优势技术
(1)182 N型高效单晶硅电池技术
该技术取得重大突破。2022年12月,经中国计量科学院检测实验室认证,全面积电池转化效率达到 26.4%,又一次创造了 182 及以上尺寸大面积 N 型单晶钝化接触(TOPCon)电池转化效率的新高。目前光伏正处于后PERC时代,P型效率已接近极限,而高效电池片N型TOPCon产品,在性能、功率、能量密度和可靠性方面存在显著优势,最新的182N型TOPCon电池最高转换效率达26.4%,刷新世界记录,尤为重要的是,TOPCon电池的极限理论效率达到28.7%,高于PERC的24.5%。可用于道路照明、城市供电、航空航天等领域,为这些领域提供清洁、可再生能源。
(2)低氧低同心圆N型单晶技术及产业化研究
该技术解决了直拉单晶数值模拟、同心圆机理模型建立及同心圆缺陷对应控氧技术储备,大尺寸桂棒氧含量水平大幅下降,显著降低电池同心圆比例并提升电池效率,处于行业领先水平。
(3)N型硅片薄片化切片技术及产业化研究
该技术开发薄片化切片工艺技术,改善切片品质,提升单位出片数,匹配电池、组件适配技术开发,确保电池效率、组件功率、可靠性、良率的综合优化。
(二)在研技术
(1)大尺寸硅片技术研究
大尺寸硅片是光伏技术发展必然趋势,能有效提高单片电池发电量,可应用在常规电站搭建,通过硅片的大尺寸效应,降低全流程的生产成本,目前完成210mm及以上规格的单晶炉装备、配套热场以及硅片加工设备和工艺的研究开发,并完成从方棒到成品硅片的全流程装备及工艺技术开发和应用。
(2)电池表面低复合钝化技术、新型PN结/背场结构的设计和制备技术
该技术已完成叠层膜工艺路线设计,并完成硅微米柱径向PN结设计、模拟和电池器件制备,助推实现低成本、高效率的P型发挥P型多晶电池的低成本高效率和高发电量特点,最终实现平价上网的目的。
(3)基于化学法的晶硅光伏组件环保处理成套工艺技术及关键装备
该技术应用于未来大规模退役组件回收处理,为晶硅光伏组件的规模化环保处理提供应用解决方案,目标建成国内首条光伏废旧组件回收处理示范线,目前建成国内首条基于化学法的晶硅光伏组件环保处理示范线。
(4)高效TOPCon电池关键技术研究
TOPCon电池开发体缺陷钝化技术、渐变膜层技术、金属界面复合抑制技术、正表面扩散分区技术等多项适用于大尺寸的先进技术创造了大面积N型单晶钝化接触电池转换效率的26.4%的世界记录,该技术是下一代主流光伏电池技术之一,在转化效率投资成本、量产规模等方面均具备优势。
四、工作成效
光伏联合体充分发挥政企桥梁沟通妞带作用,集中联合体成员单位各自资源和技术优势,联合开展产业链关键、共性技术攻关,实现一批重大、关键共性技术的创新突破,实现江西省光伏产业的技术转型升级,实现强链、补链,提升江西省光伏产业创新发展水平和行业影响力。
(一)梳理问题清单。通过线上方式,组织开展调研成员单位的技术需求、发展过程中的痛点与难点,并进行梳理总结,向省科技厅上报了我省光伏产业链第一批12个瓶颈技术、关键共性技术,为省里下一步出台光伏产业技术重点扶持政策提供参考。
(二)开展联合攻关。牵头单位晶科能源围绕“N型高效TOPCon电池组件技术研发及产业化”,联合捷泰、中昱等成员单位开展协同创新,致力解决N型高效TOPCon电池组件技术开发瓶颈,在大尺寸长寿命石英坩埚技术的基础上,研发大尺寸高品质单晶硅片,应用N型TOPCon结构、IBC、无损连接、光线多元利用、叠层等高效电池技术,及叠焊、超密栅、半片、双玻等组件技术,结合智能新型接线盒等前沿光伏材料,目标实现640瓦以上N型TOPCon电池组件的量产。项目获得2022年度中央引导地方科技发展资金100万元,目前量产组件输出功率已突破620瓦。
(三)积极推进项目申报。晶科能源和华东交大合作的“大尺寸主品质CCZ法单晶硅关键技术研发”项目获得联合体单点突破揭榜挂帅引导资金100万元;新余赛维能源科技有限公司“高效HJT异质结电池铜栅线金属化工艺”项目获得联合体单点突破揭榜挂帅引导资金100万元。截至目前,光伏联合体共向省科技厅成功争取到共500万元科技经费支持。
五、下一步的工作重点
(一)运行管理方面
优化联合体加入及退出机制,采用优胜劣汰方式,促进形成“核心层+紧密合作层+一般协作层”相互协作,建立产业链内行业上下游企业、高等学校、科研院所共同参与的体系化、任务型的创新合作组织和利益共同体。
(二)协同攻关方面
一是开展联合攻关和技术研发,主动承担国家、省级科技项目,积极组织实施创新联合体内部科研项目,攻克制约产业发展技术难题,推动产业转型升级;二是建设公共技术服务平台,共同建设技术研发、检验检测、技术咨询、技术培训等技术服务平台;三是服务区域协同发展,推动成员单位企业、高校、科研院所等创新资源开展多种形式的合作;四是促进科技成果转移转化,引导创新联合体内企业、高校、科研院所等创新主体加强互动;五是加强国际国内交流,组织技术推广、技术培训、学术交流等活动。
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