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石墨烯黑科技加持 光伏产业链迈向完善

2018年4月16日14:50浏览次数:583来源:中国经济导报

  摘要:近年来,在政策扶持的驱动下,我国光伏市场爆发,光伏发电成本快速下降,用户侧光伏发电平价上网的目标正在逐步实现,而光伏产业技术创新正是实现这一目标的内生动力。利用好石墨烯“黑科技”这种材料将使得我国光伏产业获益无穷。

  硅业在线赢硅网4月16日讯 近年来,在政策扶持的驱动下,我国光伏市场爆发,光伏发电成本快速下降,用户侧光伏发电平价上网的目标正在逐步实现,而光伏产业技术创新正是实现这一目标的内生动力。利用好石墨烯“黑科技”这种材料将使得我国光伏产业获益无穷。

  近日,正信光电科技股份有限公司(以下简称“正信光电”)宣布石墨烯“黑科技”在光伏组件上首次实现产业化应用,石墨烯镀膜等高科技系列产品首次亮相。相较于常规组件产品,采用石墨烯镀膜技术制备的石墨烯高效组件透光率提高到94.3%,组件输出功率可增加0.5%~1%,其特有的自清洁功能还可减少运维费用。事实上,这已不是我国首个石墨烯产业线,近期,山东恒力天能新材料科技有限公司(下称“恒力天能”)太阳能项目第一条生产线也已投产。“业内形势一片大好。”正信光电总裁王迎春相信,凭借我国在石墨烯产品上的创新和逐渐形成的产业链优势,必将在未来高新技术产业竞争中取得先手。

  “黑科技”的突破

  2018年,我国光伏产业继续呈现稳步上升的发展态势,技术发展的主要方向则是如何提高发电效率和降低成本,而石墨烯镀膜正是符合光伏产业技术发展的一项先进技术。“石墨烯最大的特点在于它可将提高玻璃透光率与玻璃自清洁能力融为一体,不会因提高自清洁性而损失透光率,这为光伏行业提供了突破性的技术解决方案,石墨烯镀膜技术还为用户带来了发电效率的提升和运维成本的大幅降低。”正信光电技术质量总经理王栋介绍说。

  国家应对气候变化战略研究和国际合作中心原主任李俊峰研究员表示,石墨烯镀膜技术特有的自清洁能力可让终端用户收获更多的发电量,减少组件清洗维护的成本,降低组件出现热斑效应问题的风险。

  据王迎春介绍,正信光电已开发出石墨烯12栅常规、石墨烯12栅双玻、石墨烯5栅常规与双玻等石墨烯光伏组件,目前公司已初步具备500MW石墨烯镀膜玻璃组件的配套生产能力,计划今年年底产能进一步扩大到2GW,2019年底达到5GW左右。

  在技术创新的过程中,产学研的深度合作是先进技术快速产业化应用的关键,据中科大吕鹏博士介绍,石墨烯镀膜玻璃技术是正信光电与中国科技大学合作开发的成果。石墨烯是一种神奇的材料,在太阳能领域有十分广泛的应用前景,玻璃镀膜技术只是其中的应用之一,也是石墨烯在光伏行业首个实现产业化应用的技术。今后双方还会在双面组件背面玻璃、正面玻璃双面镀膜以及高效电池等方面展开深入合作,开发出更多的以石墨烯为核心的高效光伏新产品。

  中国可再生能源学会光伏专业委员会秘书长吕芳建议,正信光电在石墨烯镀膜技术上还要持续做5方面的探索:优化镀膜配方,使镀层折射系数达到最优,进一步提升光学增益和组件功率;研究石墨烯镀膜工艺,向形成蛾眼结构、纳微结构的渐变折射系数方向努力,制备更好的减反射镀膜;持续研究石墨烯氧化或还原态的性能改变,提升超亲水自洁性能;石墨烯改性提升超疏水性能,开发出适合于干旱缺水地区的易清洁镀膜;研究与钛系光触媒结合的技术,形成更广泛的光触媒技术。

  光伏行业的“自我调整”

  中国光伏产业经历了跌宕起伏、惊心动魄的发展历程,大浪淘沙,早年创业的一些光伏企业如今已经破产重组或销声匿迹,而留下来的企业可谓是业内的佼佼者。业内人士指出,正是这些留下来的光伏企业持续不断在做创新的事情,才避免了简单模仿和盲目扩张者的多桀命运,行稳致远到如今。

  光伏技术进步的最终目标归根到底在于降低光伏发电度电成本。因此,带着对石墨烯的好奇和一个个“问号”,中国经济导报记者进行了深入挖掘。不同于社会上大部分以石墨烯为时髦概念但并未产业化应用的一些公司,正信光电这次推出的新品主要是基于石墨烯镀膜玻璃与多主栅技术叠加的新型光伏组件,其性价比自然是很关键的指标。

  据了解,目前市场上也有光伏玻璃自清洁技术,但并未得到普及化应用,究其原因,主要在于这种技术自清洁以牺牲玻璃透过率为代价,需要对常规玻璃的镀膜工艺进行较大调整,工艺不成熟、品质不稳定,成本过高。正信光电的石墨烯镀膜工艺与常规镀膜玻璃并没有很大区别,并且采用了水相体系镀膜液,更加环保,易于推广。正信光电石墨烯镀膜玻璃透光率达到94.3%以上,版面硬度大于3H,通过超亲水性和光触媒效果双重保证了玻璃的自清洁效果。

  多主栅技术是行业公认的一种性价比很高的技术,它不但能提高组件功率,同时还能大大减少银浆用量、降低隐裂带来的损失。正信光电12主栅技术在电池图形设计、组件封装以及生产制程等多方面进行创新,电流在细栅上传导距离缩短,降低了串联电阻、隐裂热阻以及效率衰减,增加了组件功率和寿命,但综合生产成本基本没有增加。

  据王栋介绍,在传统单、双玻组件生产工艺基础上,正信光电石墨烯多主栅组件将现有多主栅电池技术、石墨烯应用技术PERC、N型双面、黑硅电池工艺等现行前沿技术相融合,为产业加速实现降本增效再添动力。

  产业化进程提速

  不仅石墨烯新产品陆续落地,其产业化进程也在提速。近期,恒力天能太阳能项目第一条生产线投产,这是国内首条全自动工业化量产的石墨烯有机太阳能光电子器件(以下简称“石墨烯OPV”)生产线。在山东力推石墨烯资源高质化利用的背景下,这种新型材料的产业化应用又落下一子。

  “石墨烯产业目前的瓶颈,是难以批量生产、价格高昂,导致原料供应不足,下游产品应用工业化量产近乎空白。”美国恒力国际控股有限公司(恒力天能母公司)中国区执行总裁钱东伟坦言,石墨烯OPV仅是恒力天能产业化应用的第一步,未来在下游产品的应用上,还有很多方向。

  “比如,石墨烯RO反渗透膜可以用于提高海水淡化的效率,改善污水处理的效果,用于海上漏油的回收。”钱东伟说,“集团投资的水处理项目,已经与国内有关港口管理部门合作,将开发石墨烯海上漏油回收系统。”

  首条全自动量产石墨烯OPV生产线面世了,这意味着一直无法量产的被称为“黑金”“新材料之王”的石墨烯产品终于解决了这一世界性的难题。石墨烯凭借其特殊的物理结构和特质,在多个领域都将带来革命性的变革,一旦量产必将成为下一个万亿元级的产业。

  石墨烯售价非常高,目前国内的售价在2000元/克以上,是黄金价格的数倍。另一方面,中国石墨矿储量5500多万吨,占全世界的77%左右。业内人士表示:“中国的石墨烯技术已经逐渐全球领先,无论是石墨矿原材料还是石墨烯技术都拥有绝对的话语权。”

 

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