40Under40人物|想要改變光伏產業的年輕人
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。天氣預報稱，這里40℃以上的極端高溫還將持續至少一周時間。據記載，杭州2003年之前從未出現過如此高溫，而在近年來的夏季已成為慣常。
位于杭州西北部的余杭區，很大程度上已脫離了城市熱島效應的影響，卻依舊悶熱難忍。當車輛行至臨近纖納光電公司園區的街道時，已全然不見城區的繁華樣貌，路旁散落著低矮的商鋪房屋，與樹木田莊一起被太陽炙烤。
進入園區，訪客會被一左一右兩幢建筑環繞。左側為綜合辦公樓，纖納光電首席執行官姚冀眾博士就在這里辦公；右側為研發區，被看作第三代光伏技術的鈣鈦礦太陽能電池在這里被持續更新迭代。
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；而作為第二代的碲化鎘，由于未做出較晶硅的明顯優勢，在國內聲勢漸微。
姚冀眾剛剛結束一場會議，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，每當聊到技術問題便會停下手中的筷子，用手指輕點著桌子做出解釋?？拷斑叺奈恢秘Q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，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晶硅光伏技術最好的應用場景。高溫和陰雨會降低其發電效率，而更嶄新的鈣鈦礦技術能發揮出更穩定的表現。姚冀眾說，在高溫、多雨、弱光的環境中，裝機量相同的情況下，鈣鈦礦能比傳統晶硅多發20%的電，且發電成本低于浙江火電發電成本。
鈣鈦礦材料于1839年被德國礦物學家古斯塔夫·羅斯（Gustav Rose）在俄羅斯烏拉爾山脈中發現。直到近兩個世紀后的2009年，日本桐蔭橫濱大學的宮坂力（Tsutomu Miyasaka）教授首次將這種材料應用于染料敏化太陽能電池，光電轉化效率僅為3.81%。而同期，晶硅材料光電轉化效率最高已達到約26%。
當時，在浙江大學光電系就讀的姚冀眾被派往澳大利亞的新南威爾士大學，學習光伏和可再生能源專業，師從被譽為“光伏之父”的馬丁·格林（Martin Green）教授。他說，鈣鈦礦與晶硅技術巨大的差距，使它被認定難以走出實驗室，因此當時沒有人認為這種新材料未來會對光伏行業帶來真正的影響。
但在之后的本科畢業設計中，姚冀眾意識到鈣鈦礦作為光伏材料的潛質。他設計了一系列光電測試標準和方法，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，再像晶硅一樣用數十年驗證它是不是好的光伏產品，這個過程太過漫長。
姚冀眾也是新南威爾士大學當時唯二沒選傳統晶硅作為畢業選題的學生，因為他意識到，若選擇已有二三十年發展史的傳統晶硅，只能做一些領域內邊邊角角的修補工作，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。”他回憶道。“它唯一的問題就是太年輕了，沒有進入商業化階段?！?/p>
于是，之后在英國倫敦帝國理工學院攻讀博士學位期間，他與導師商討了用鈣鈦礦技術創業的想法，得到了導師的全力支持，通過引薦，他順利地獲得了來自國內政府和私人的投資，與他的同學顏步一回國創立了纖納光電。
纖納光電對鈣鈦礦技術產業化的成功推進，印證了姚冀眾學生時期的想法。鈣鈦礦走出實驗室，實現了量產，并且纖納光電也成功將產品賣了出去，成為了全球第一家實現鈣鈦礦光伏組件量產和商業化銷售的公司。
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，而是浙江的一家民營企業。那位老板說想試一下新技術，反正也不貴。生意是在2021年談妥的，2022年就實現了并網。他們買了100多千瓦。這個數字現在看來是比較小，但這在當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10萬度左右的電。”
不同于晶硅技術的產品是板狀的晶硅片，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。
現階段，鈣鈦礦技術與傳統光伏相比最大的優勢是能耗低，生產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。而在轉化效率方面，纖納光電的研發也在迎頭趕上。
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）的全方位穩定性認證，在原有產品α基礎上實現迭代，有效面積轉化率達17.5%，全面積轉化率達15%，刷新了鈣鈦礦太陽能電池商用組件級別的轉化效率世界紀錄，這已是纖納光電成立以來第11次刷新該紀錄。
鈣鈦礦產品的生產和研發，需要在穩定性與轉化效率之間做到平衡。姚冀眾解釋道，“單純追求轉化率時，穩定性就會下降，可能使用一兩天，甚至一兩個小時后，性能就會出現衰減。所以一些學術界發表的文章說做到了很高的轉換效率，其實對我們量產的借鑒意義非常有限?！?/p>
當2022年初，公司100MW鈣鈦礦規模化產線在衢州建成投產時，姚冀眾心里已經開始盤算GW產線的建設，產能是前者的十倍。這條目前全球最大產能的鈣鈦礦產線計劃于今年年底投產。
由于兩條產線均是全球首例，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整中建成的?；貞洿罱ㄟ^程時，姚冀眾說，“我覺得這不是一個科學層面的問題，但它也屬于另一種創新，工程和組織能力的創新。”
1GW的產能，相當于一年要打印1000萬平米的玻璃，鈣鈦礦的印制是高度精密的工作，傳統晶硅130至150微米的厚度已經足夠薄，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。
“對傳統印刷行業而言，一年1000萬平米不算什么。但鈣鈦礦要定向結晶，對粗糙度和厚度的要求達到了半導體數量級。如果單純按照半導體標準，無論材料還是工藝，設備成本之高是光伏產業不能接受的。要做到印刷報紙級別的通量，也要達到半導體晶圓廠的精度，還要把成本降下來，是非常難的一件事?！币奖娬f。
他回憶道，20年前，中國晶硅技術發展起步晚，處境被動。國內能做的就是從歐美把產線買進來，再做出產品賣到國外，陷入“兩頭在外”，甚至“多頭在外”的窘境。當時中國的光伏企業規模都很小，即便只發揮加工作用也賺到了錢。
如今的中國傳統晶硅光伏企業，在產能、技術、規模等方面，已經遠超歐美同行。姚冀眾認為，中國光伏行業的發展已經超過了五年前人們最樂觀的預期。
而作為第三代光伏技術的鈣鈦礦，國產化會走得更加徹底?！皣鴥葒鈳缀跏峭瑫r起步的。從商業化角度說，雖然國外已經有大公司開始做了，但目前我們還是領先的?！彼f?！霸趯W術層面，我覺得至少稱得上‘齊頭并進’，特別是器件領域和化學合成領域，中國是領先的?！?/p>
即便纖納光電的產品已經實現量產、售賣，并投入應用，至今依然有專家斷言，鈣鈦礦技術商業化的路走不通。
“這項技術發展得很快，很多專家掌握的信息還是三四年前的，但這段時間行業已經發生了翻天覆地的變化?！币奖娊忉尩?，“去年年初，我們量產的轉化效率還是13%，而今天我們已經可以做到18%，我們相當于用一兩年的時間，完成了晶硅過去十多年走的路?！?/p>
關于轉化效率的最新數據是，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%），而在量產線上，兩者相差3%到5%。姚冀眾預計，這一差距有望在兩三年內實現彌合。
姚冀眾對于手中技術至今未被全然認可的現實表現得很坦然。“鈣鈦礦畢竟是一個替代性產品，比較對象是晶硅。在技術層面做出優勢的同時，還要說服市場從傳統路徑依賴中脫離出來，嘗試新產品，打消疑慮，這是需要過程的?！?/p>
他認為，現在的鈣鈦礦技術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可，但依然有很多人認為油車比電車好，新產品難以在所有應用場景都擊敗老產品，南北氣溫差異之下車輛電池也可能有不同的表現。
“新能源車剛出來時，大家都會質疑續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?！?/p>
在他的預測中，市場接受鈣鈦礦產品，意識到它的優點，還需要一兩年的時間，但要實現市場份額的領先，還有很長的路需要走?！啊徽J可’是一件復雜的事，中國光伏行業是個天量市場，雖然市場規模比新能源車小一點，但依舊巨大。攻擊新產品的理由千奇百怪，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成，如同纖納光電這樣的小企業才有更大的成長空間?！熬揞^有錢又有人，只有他們觀望時，我們才有機會。等過兩三年，巨頭決定全面入局時，我們已經把很多位置占領了。這也是小企業發展的道理?！彼f。
事實上，隨著光伏行業內卷的不斷加劇，晶硅價格較去年年初跌去近60%，行業因出現虧損而哀鴻遍野。市場已經開始尋求技術上的突破，這給了鈣鈦礦突出重圍的機會。包括寧德時代在內的多家大型企業，已在今年先后對鈣鈦礦技術進行布局，但尚未有產品推向市場。
面對潛在競爭，姚冀眾坦言，在現階段“不是特別擔心”。他認為，纖納光電在技術上有先發優勢，最先將產品推向市場，因而掌握了最完備的第一手市場反饋。雖然能源行業巨頭林立，小企業大多徘徊在生死線，但他堅信凡事發展都有客觀規律，一些事情的積累不是有錢有人就能一蹴而就的，比如生產工藝的細節、配方，和內部組織的磨合。
目前鈣鈦礦領域60%以上的市場份額都由纖納光電占據。他希望公司的積累能夠“滾動雪球”，逐漸形成長久優勢。
顯然，姚冀眾對于行業發展進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，國內市場對這項需要國家補貼才能活下去的產業并不理解。光電系劃分專業時，大部分人都選擇了當時有明確前景的通信方向和傳統光學方向，選擇光伏的學生少之又少，甚至光電系教授做光伏研究的也是少數。
“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電。”姚冀眾說。
姚冀眾曾做過一個測算，如果在撒哈拉沙漠鋪設約40萬平方公里的光伏，就可供應全世界的能源消耗。這一數字僅占陸地面積的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）
編輯：楊安琪
