光伏创新二十年:从追赶到引领
与欧美国家主要以研究机构为主不同,中国光伏创新的主体是企业。倘若没有产业链各端优秀公司的共同努力,中国光伏很难在“善谋”与“实干”中找到均衡点。
“隆基创造这个世界纪录意味着中国的企业从理论研究到整个制造能力,全面地在晶硅光伏领域来到了世界前列。”在与秦朔的年终对话中,当被问及2022年的闪光点时,隆基绿能董事长钟宝申如是说。
2022年11月19日,隆基绿能对外宣布,据德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)近日最新认证报告显示,该公司自主研发的硅异质结(HJT)电池转换效率达26.81%。这是继2016年日本公司创造单结晶硅电池效率纪录26.7%以来,时隔五年诞生的最新世界纪录,也是全球光伏史上第一次由中国太阳能科技企业创造的硅电池效率世界纪录。
不久前,央视财经频道《对话》栏目推出《光伏勇闯“无人区”》。该期节目一经播出,立刻在光伏行业引发热议,外界也进一步认识到“26.81%”背后的深层次含义。它实际上讲述的是一个关于中国创新从追赶到领先的故事。在光伏电池技术创新领域,中国从这一刻开始走在了世界前列。
隆基的新世界纪录是中国光伏产业20多年来厚积薄发的一个缩影。目前,中国在光伏产业链的主要环节均牢牢占据世界第一,成为与高铁、特高压、风机制造等齐名的中国名片。这些举世瞩目的成就背后,离不开隆基绿能等“弄潮儿”的共同努力。
英特尔前董事长兼首席执行官安迪·格鲁夫曾有一个“尾灯理论”,他说,“在雾中驾驶时,跟着前面的车的尾灯灯光行路会容易很多”。
但“尾灯”战略的危险在于,一旦赶上并超过了前面的车,就没有尾灯可以导航,失去了找到新方向的信心与能力。做一个追随者是没有前途的。那些早早行动的公司正是将来能够影响工业结构、制定游戏规则的公司,只有早早行动,才有希望争取未来的胜利。
毋庸置疑,“尾灯”战略已不适用于中国光伏,学会如何引领全球才是中国光伏产业面临的新课题。“26.81%”所赋予的时代意义还在于,它从某种程度上为这个新课题提交了一份答卷,为中国制造业做出了表率。
更难能可贵的是,在经历20年的发展历程后,中国光伏产业逐渐形成了独有的创新体系。与国外光伏行业相比,行业领先公司成为中国式创新的主力军。
与秦朔对话中,钟宝申提到,“创新就是隆基生存的基本保障,如果没有技术创新就没有隆基”。越来越多的光伏公司将创新作为公司的“生命线”。正因如此,以隆基为代表的光伏龙头企业能够在“善谋”与“实干”之间寻找到完美的平衡点。
以隆基的26.81%新世界纪录为例,与日本的数据仅停留在实验室阶段相比,它是在中试线上完成,更具备量产条件。“从目前看,我们给自己定的目标是2-3年内一定要实现低成本量产化。”隆基绿能创始人、总裁李振国在《对话》中笃定地说。
善谋者行远,实干者乃成。
新的里程碑
“26.81%,这个数字是个起点,它不是终点。”李振国多次强调说。在《光伏勇闯“无人区”》节目中,这位光伏大佬展示着手中的一块电池片,开始讲述它背后的故事。
“这个纪录的特殊意义在于,好比100米比赛,将不同组别的百米选手放到同一个竞技场,比赛最终的结果就是26.81%。”隆基绿能品牌总经理、全球市场负责人霍焱在2022年11月19日的发布会活动上说。
霍焱进一步解释称,以往中国公司创造的纪录前面都要添加各种“定语”,即各种限定条件,而这项纪录的历史意义在于把前面所有的“定语”都去掉。
消息一出,这个数字很快成为业界的热议话题。
给出这一纪录结果的权威机构——德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)是世界公认的第三方权威测试机构。该机构所测试结果得到“世界太阳能之父”、新南威尔士大学教授马丁·格林教授的《太阳能电池效率纪录表》认可。
2022年11月19日当天,马丁·格林亦通过视频宣布,上述纪录是目前全球硅太阳能电池效率的最高纪录,且不分技术路线。
上迈新能源科技有限公司董事长施正荣则在《对话》中称,晶体硅的理论转换效率最高可达29.4%。这意味着26.81%的转换效率与理论值差不到3%,这是一个非常重要的里程碑。施正荣是尚德电力创始人,是中国光伏产业最早吃螃蟹的企业家之一,被认为是中国光伏产业的“教父”。
时至今日,他的创业故事仍被业内外所津津乐道。
创造上一个纪录的日本公司是钟渊纺织株式会社,系日本最大纺织企业之一。该公司旗下研究机构在异质结技术上叠加HBC技术,才创造出26.7%的世界纪录。日本钟渊公司创造的纪录是在一片约为79平方厘米的小尺寸硅片上完成的。
相比而言,隆基的26.81%纪录则是在M6全尺寸硅片上实现的。根据隆基官网资料,M6的尺寸是166mmx223mm。
这意味着隆基创造的新纪录更具产业意义。该纪录诞生于隆基绿能位于西安南郊的异质结研发中试生产线上,已具备量产能力。
“在未来能源转型过程中,每增加1太瓦光伏装机量,使用‘26.81%’的新技术,可为全社会节省3000亿元,同时节省10%的土地面积”。李振国在《对话》中如是说。
“与日本纪录相比,尽管只提升了0.11%,但它们当时用到了异质结+IBC的结构,是单面电池,而我们只用了异质结技术,不仅没有做任何修饰,还是双面电池。”隆基绿能中央研究院副院长徐希翔说。
徐希翔正是这项新纪录的最大功臣。公开资料显示,他是改革开放后第一批大学生,于1982年本科毕业于兰州大学物理系固体物理专业,并在3年后拿到硕士学位。
1990年,他又拿到日本金泽大学物理系材料科学专业博士学位,并在美国普林斯顿大学进行博士后研究工作。在非晶、纳米晶薄膜和太阳能电池,以及晶态半导体工艺等方面,徐希翔是这些领域的权威专家。
早在2021年2月28日,徐希翔团队制造出第一片异质结电池,当时“冠军片”效率达到21.39%。去年6月,隆基绿能对外宣布,该公司创造异质结电池25.26%的新世界纪录。此后一年多,在这位低调的权威专家带领下,该团队不断改进工艺,采用更优材料和结构,最终攀登上26.81%的山峰。
“这个纪录标志着中国光伏产业从过去的技术赶超者,到如今实现产业和技术的双重领先,这是巨大的突破。”中国社科院工业经济研究所能源经济室主任朱彤在《对话》中说。
“追赶者”
关于创新,经济学界给予中国更多的是追随者的角色定义。
即便中国最优秀的企业家——腾讯创始人马化腾也曾直言不讳:“我不盲目创新,微软、谷歌做的都是别人做过的东西,最聪明的方法是学习最佳案例,然后再超越。”
事实上,朱彤的上述评价道出了中国光伏制造业的心路历程。
在施正荣看来,2010年以前要想创造这个纪录比较困难。“那个年代中国光伏产业链非常不健全,原材料、技术、装备、人才这四个方面都是依靠国外进口。”他说。
他还举例称,15年前,他的母校澳大利亚新南威尔士大学保持了电池转换效率25%的世界纪录,但由于缺乏装备,这个纪录在新南威尔士大学的实验室很难突破到26%或27%。
施正荣是中国光伏产业“上半场”的重要参与者和见证者。早在2000年春天,他放弃澳洲优渥的生活,不顾家人反对回国创业。
2001年,无锡尚德创立,施正荣以技术专利和40万美元的现金共持股25%,成为中国第一个吃螃蟹的人。次年,公司第一条10兆瓦电池生产线投产,产能相当于此前4年中国太阳能电池产量的总和。
两年后,德国颁发《可再生能源法》修订版,通过给予每度电0.45-0.62欧元左右的补贴的方式助长欧洲光伏市场,并在全球掀起了光伏制造热潮。
2005年12月14日,尚德电力在纽交所上市,成为第一家在美国主板上市的中国民营企业,施正荣也凭此于第二年摇身一变为中国新首富。
不过,由于“三头在外”,中国光伏产业早期的抗风险能力较弱。在接连遭受2008年金融危机和2012年前后的欧美“双反”调查重击后,包括尚德在内的多家龙头企业在多晶硅价格雪崩中要么轰然倒下,要么深陷泥潭,一蹶不振。
彼时,中国光伏浮躁而又激进。从资本市场上融到资金的光伏公司将更多的精力放在了“跑马圈地”上,不断扩充产能,一味追求“出货量”。与之形成鲜明反差的是,那个年代的中国光伏业界在电池转换效率上鲜有“世界纪录”诞生,追赶者与领先者之间似乎有着遥不可及的距离。
在2010年之前,中国光伏产业更多扮演的是“照搬照抄”的角色。其中一个重要原因是,光伏核心设备掌握在了欧美日等外资公司手中。以薄膜电池设备为例,当时该设备的核心技术被美国应用材料公司和欧瑞康垄断。包括尚德、赛维LDK、新奥等计划进军薄膜电池领域的中国公司采购的设备均来自应用材料公司。
而当这家美国公司将设备卖给中国公司时,其实并没有任何实证数据可以参考,而是在全球采购后组装而成。结果是,外方专家对设备的熟悉程度甚至不如中方采购公司的技术人员。
追赶者的脚步是从2013年开始加快步伐的。受“双反”调查影响,欧美国家市场的大门被关了一半,国内市场随之启动。在政策扶持下,中国光伏终端应用市场开始井喷。2013年,中国新增光伏装机量为1292万千瓦,跃居世界第一,此后该位置从未旁落。
在太阳能电池技术创新领域,尽管中国光伏公司几乎每年都会宣布各种新的世界纪录,但金字塔尖的位置总是被人占据。
如今,在“双碳”背景下,光伏产业从过去的“微不足道”,变成了中坚力量。在新的发展阶段,“尾灯”战略显然已经不再适合中国光伏。
26.81%如今或许就是中国光伏创新的“领航灯”。
中国式创新
印度史诗神话《摩诃婆罗多》中有这样一个故事:
大师特洛那教学生射箭,到了林子中,问一学生:看见鸟没有?答:看见。又问:看见树林和我没有?答:都看见了。又问另一学生:看见鸟、树林和众人没有?答:我只看见鸟。特洛那令其射箭,中。特洛那说,那个只看见鸟的孩子是个好学生。
这是一个关于专注的故事。
假如将这个故事投射到中国光伏行业上来,那么中国光伏创新20年的成就是由一个又一个的“好学生”共同“射箭”的结果。
中国光伏创新之所以能够实现弯道超车,或许源于中国光伏已经形成独有的创新体系。与欧美国家主要以研究机构为主不同,中国光伏创新的主体是企业。倘若没有产业链各端优秀公司的共同努力,中国光伏很难在“善谋”与“实干”中找到均衡点。
中国能源研究会常务理事李俊峰认为,从追赶者到领先者,离不开几代人的不懈努力,“没有过去的尚德,就没有现在的隆基”。而在施正荣看来,中国光伏产业在创新上之所以能有今天的成就,离不开间接式创新。
“过去十多年,装备国产化取得了巨大进步,很多原来想象的工艺现在都可以实现。这些点点滴滴的叠加,才有光伏产业如今的发展。”施正荣。
李俊峰则说,任何创新都是集团作战,这是中国光伏产业不断进步的基础,是装备制造界共同努力的结果。
这正是中国光伏创新的“飞轮效应”。
所谓“飞轮效应”,原本指的是一个公司的各个业务模块会有机地相互推动,就像咬合的齿轮一样相互带动。一开始从静止到转动需要花比较大的力气,但每一圈的努力都不会白费,一旦转动起来,齿轮就会转得越来越快。
若将这个飞轮放大到产业创新的更高维度,产业链中的每一个公司都是一个齿轮。
梳理近十年的中国光伏技术发展史,以隆基绿能为代表的少数几家行业龙头扮演着飞轮轴心的角色。这期间,这家光伏巨擘在连续拉晶、金刚线切割、PERC技术等领域均实现重大突破,从而带动产业“飞轮”高速转动,行业成本得以快速下降。
以金刚线切割为例,2011年,隆基决定在硅片切割技术上进行新的尝试,从成熟的砂浆切割技术转向昂贵且不成熟的金刚线切割技术。
彼时,金刚线切割技术仅掌握在少数日本厂商手中,并且起初并未应用于光伏行业。国内金刚线的整个产业链,从金刚线到切割液、切割机均处于空白状态。
由于产业链极其不完整,金刚线切割的成本极高。按照钟宝申的测算,采用金刚线技术切割的硅片每片亏损0.6-0.7元。
为推广这项技术,这位隆基掌舵人做出过一项决策,允许切片厂按照每年亏损不超过4000万元的标准来推广这项技术。不过,亏损期不到6个月,这项技术就得以突破。
技术上突破后,隆基还大力培养金刚线下游供应商的国产化。提升技术和培育下游供应商就像是一套“组合拳”,缺一不可。
到2012年底,金刚线的价格降到每米20~30美分,线耗也从早期的3米/片,降低到2米/片。一年后,金刚线切割成本再度下降,金刚线价格降到每米10美分以内。
这背后离不开该公司对技术创新的重视,以及每年不菲的研发投入。根据该公司的财报数据统计,2012—2021年,隆基的研发投入总额超过120亿元,研发投入占营业收入的比重常年保持在5%左右,位居行业首位。
仅2022年上半年,隆基绿能的研发投入就超过30亿元。这超过了2020年全年25.92亿元的研发投入。而在2021年,其研发总投入为43.94亿元。
除了隆基,中国光伏产业创新所取得的成就还离不开其他行业龙头的共同努力。
(文章来源:能源严究院)