加快山西省光伏產業科技創新的政策建議

●王云珠

光伏產業是山西省可再生能源發展的重要組成部分，是優化能源結構的重要途徑之一。在國家整體能源轉型戰略和政策支持引導下，特別是我國“雙碳”目標的提出，“十四五”時期，可再生能源包括光伏產業仍將處于快速發展期，在能源革命中光伏產業將扮演重要角色，而技術創新是推動光伏產業高質量發展的核心和關鍵，將大幅度提高轉換效率，降低發電成本，為新能源的規模化發展提供有力支撐。

一、山西省光伏產業發展概況

從光伏產業的發展情況看，山西省光伏產業主要集中于電池、組件等中游光伏產品制造環節，形成了包括硅片、光伏電池、組件等較為完整的制造體系和系統安裝建設、產業服務鏈體系。

（一）光伏發電規模不斷擴大

截至2020年底，山西省的電力總裝機規模約為1.04億KW，在全國排第六。其中：煤電裝機占比66%、風電占比19%、光伏占比13%、水電占比2%，太陽能發電已經成為山西省第三大電源。近年來，隨著光伏領跑者計劃和光伏扶貧的大力推進，山西省光伏裝機增速迅猛。截至2020年底，山西省太陽能并網發電裝機容量1309萬KW，增長46.4%，太陽能發電裝機容量占全省總裝機容量12.6%，躋身全國十大太陽能發電裝機省份。

（二）光伏制造業快速增長

2019年，山西省有規上光伏企業12家，擁有光伏電池片7.4GW、光伏組件4.3GW、光伏玻璃2000萬平方米的產能，初步形成了鑄錠/拉晶—切片—電池片—組件光伏產業鏈。得益于潞安太陽能、晉能科技等龍頭企業拉動，山西省光伏制造業快速增長。2019年，山西省光伏制造業實現主營業務收入87.0億元，同比增長36.15%，已形成晉中光伏產業集群、晉城光電產業集群（長治光伏），建設了山西潞安太陽能年產2GW高效單晶太陽能電池智能生產項目、晉能光伏技術公司年產2GW異質結高效單晶電池及組件一期500MW項目等一批重點項目，潞安太陽能、晉能科技已進入光伏行業前20強。

（三）生產工藝和裝備愈加先進

在光伏產業技術創新方面，山西潞安太陽能PERC電池量產轉換效率達到22.5%，最高轉換效率達到22.8%，高效PERC疊瓦組件功率達到420W，均處于行業領先水平。晉能科技一直踐行迭代發展的技術戰略，堅持以技術創新引領產業進步。截至2020年底，晉能科技已申請專利167項，已授權專利88項，成立了國家企業技術中心、省級企業技術中心、山西省高效太陽能光電轉換工程技術研究中心、山西省光伏電池組件及應用工程研究中心等。晉能科技與中科院上海高等研究院建立聯合實驗室，建成了國內首條百兆瓦級別的高效異質結（HJT）產線，生產的異質結電池平均效率24%，最高達到24.7%，處于世界領先水平，推動光伏行業進入超高效技術階段。

（四）海外市場多元化拓展

隨著配套政策及融資手段的完善，山西省光伏產品出口大量增加，印度、日本、烏克蘭等新興市場成為海外市場出口的主力。2019年，晉能科技實現出口額1.27億美元，太陽能光伏組件總銷量達1.8GW，全球銷量排名16位，主要出口到印度、越南、日本、韓國、澳大利亞、德國、烏克蘭、巴基斯坦、巴西等國家。潞安太陽能積極開發“一帶一路”沿線國家市場，加速全球化布局，光伏電池產品出口到德國、日本等十余個國家。

二、光伏產業技術創新現狀及問題

光伏產業，其核心是太陽能電池的研發與制作，電池的轉換效率、工藝難度、制造成本、使用壽命等問題都至關重要，從如今的技術水平來看，仍然有非常大的提升空間。

（一）我國光伏發電技術與裝備

經過多年的發展，我國光伏發電技術已經完成了從原材料、技術裝備和市場“三頭在外”局面向全產業鏈國產化的轉變。目前，我國光伏發電產業化技術和制造實力已處于全球領先水平，光伏發電產業已成為我國為數不多的具備國際競爭力的產業之一。

縱觀我國光伏發電技術路線演變，從2015年之前的鋁背場（BSF）電池主導，到2015年背面鈍化（PERC）電池開始起量并成為目前市場主流電池，電池片技術已經歷2代變革。目前，PERC電池轉換效率已接近天花板，TOPCon（隧穿氧化層鈍化太陽能電池）提升空間有限，市場的關注熱點逐漸向異質結（HJT5）等技術轉移。

從不同電池片路線轉換率看，當前包括HJT、PERC+、TOPCon在內的五大光伏行業先進技術中，被公認的最具競爭力的就是HJT和PERC+這兩條技術路線。根據中國光伏產業聯盟（CPIA）統計，2019年，單多晶電池平均轉換效率為22.3%和19.3%。N-PERT/TOPCon電池平均轉換效率為22.7%，異質結電池平均轉換效率為23.0%。從性價比角度來看，PERC電池目前量產轉化效率可達23%，與HJT/TOPCon等新型電池轉換效率差異并不大，但成本卻遠低于新型電池，龍頭企業成本約0.54元/W~0.57元/W，預計2至3年內PERC仍然是性價比最高的技術。

從我國光伏產業鏈中電池片環節看，我國光伏電池轉換效率進一步提升，處于世界領先水平。2019年和2020年商業化應用的單晶硅電池量產平均轉換效率分別達到22.3%、22.8%，2020年黑硅多晶電池量產平均轉換效率達到20.8%。同時，我國電池組件功率不斷增加。目前，我國主流的P-PERC型單晶電池組件以及鋁背場（BSF）多晶黑硅組件功率范圍可分別達到320W和285W；N-PERT/TOPCon組件和異質結組件功率可達330W。

但是，我國在光伏前沿技術、關鍵設備制造和顛覆性技術研發方面還存在不足。光伏電池的高端產品研發與關鍵輔料仍與國際先進水平存在差距。HJT、IBC、TOPCon等高效電池效率尚未達到國際領先水平。HJT電池技術主要由日本松下集團掌握，IBC電池主要由美國的SunPower公司掌握，尚需不斷研發新技術來提高電池效率，降低生產成本，提升核心競爭力。

（二）山西省光伏產業技術發展情況及存在問題

山西省光伏產業在高效PERC電池技術、異質結HJT和TOPCon前沿技術領域開展了研發和技術儲備，特別是開發的異質結電池在轉換效率、工藝步驟和溫度、雙面率、抗衰減性等方面具有較為明顯的優勢。

山西省晉能科技建設了國內首條異質結研發線，生產的異質結電池平均效率24%，最高達到24.7%，處于世界領先水平，引領超高效異質結技術的產業化。該項目是全球首條采用PECVD沉積方法量產制備非晶硅鈍化膜的異質結生產線，經過技術攻關，鍍膜均勻性實現極差小于5%，明顯優于其他同類鍍膜均勻性極差10%的標準；通過對納米級非晶硅鈍化膜大面積沉積的精準控制，以及對膜層特性的細微改性，使膜層的鈍化效果達到有效壽命4000微秒以上、開路電壓高于740毫伏，優于業內量產有效壽命3000微秒以及開路電壓735毫伏的水平；完成整線各工序量產難點的攻關，生產效率平均達到24%，高于同業水平約0.5%。

晉能科技的PERC產品電池平均轉換效率超過22.9%，遠高于行業平均水平，在國內首次采用原子層沉積鍍膜工藝的單晶背鈍化太陽能電池組件，也是行業內首次在量產中采用電流退火方式抑制光致衰減，衰減量達到常規多晶水平，背面采用皮秒激光開槽，降低激光對硅片的損傷，PERC組件首年光衰低于1.5%，優于常規多晶產品。

但是，山西省光伏產業一些關鍵裝備技術和銀漿、靶材等原材料技術并沒有真正掌握，基本上都是控制在發達國家手中。盡管異質結技術優勢顯著，但高昂的成本是目前HJT技術在推廣中存在的最大制約。HJT電池成本主要來自硅片、漿料和靶材，三者占比分別為47%、24%和5%，非硅成本比例明顯高于PERC型電池，主要是因為導電銀漿、設備折舊、靶材成本較高。目前，晉能科技異質結產品的成本是PERC的138%。

一方面HJT設備成本高。HJT所需PECVD設備和現有設備差別較大，關鍵設備需進口，單位投資成本約8億元/GW~10億元/GW，國產設備約為5億元/GW~8億元/GW，PERC則只需要2.5億元/GW~3億元/GW，HJT電池設備成本約為PERC的2~3倍；而且作為一種新技術路線，HJT技術對其他高效技術的設備不兼容也成為其要面對的嚴峻挑戰。另一方面，異質結產品的部分原材料成本高，比如TCO靶材、低溫漿料、制絨添加劑等與國外還有差距。HJT的漿料采用的是低溫銀漿，生產工藝難度高，同時需要冷鏈運輸，價格較常規銀漿要高10%~20%。

可見，未來只有加快技術創新步伐，推動HJT電池生產設備、銀漿制造國產化，通過技術進步降低生產設備及低溫銀漿、ITO靶材等原材料成本，才可能使這一超高效技術在成本上與單晶PERC單瓦成本持平。

三、促進山西省光伏產業科技創新的建議

光伏產業已經成為山西具有一定競爭優勢的戰略性新興產業，技術創新將發揮推動光伏產業高質量發展的基礎關鍵作用。山西省要依托光伏制造領域發展基礎，集聚產業創新要素，加大科研投入，加快光伏技術創新及應用，引領光伏產業升級，助推山西能源轉型和碳中和目標的順利實現。

（一）加強光伏前沿領先技術創新和突破

大力支持光伏產業研發，推出具有自主知識產權的產品創新。依托晉能科技等龍頭企業聯合省內外高校、科研院所，緊盯光伏技術發展趨勢，以異質結、鈣鈦礦、TopCon等新一代主流光伏產品為重點，強化光伏電池、組件等關鍵技術的迭代突破，關注配套技術的進展，保持山西省在光伏產品科技領域的一定優勢；同時，攻克上游多晶硅核心生產技術和工藝，通過示范項目促進光伏產業技術的成熟和產業化，降低成本，盡快實現光伏全產業鏈生產設備的自主研發和生產。

（二）布局技術創新服務平臺和研究基地

推進建設一批光伏技術重大創新平臺，完善應用開發軟硬件條件，吸引更多創新要素資源和高端人才集聚，增強關鍵核心技術攻關、科技成果轉化及工程化產業化能力，進而帶動產業加速發展。推動與國內外高水平科研機構和高校合作，支持以高層次科技創新團隊為核心，聯合高校、科研機構、企業、地方政府多元主體設立新型研發機構，集成科研、孵化、資本等因素和功能，對光伏關鍵核心技術和重大技術集成攻關，解決產業發展中的“卡脖子”難題。加強山西省光伏產業骨干企業與國內外行業組織、領軍企業、科研機構的對接合作，鼓勵省內光伏企業聯合頭部企業和跨國公司投資建設境外光伏產業園區，推動平臺、項目、資源等要素互聯互通，提高參與全球光伏產業鏈國際合作能力和競爭力。

（三）加強企業技術創新金融支持和激勵

加強對光伏科技創新的金融支持力度，通過各類產業投資基金，加速建設光伏產業國家和省級創新中心，通過國家科技計劃（專項、基金等）鼓勵光伏前沿技術、共性核心技術的攻關。對光伏領域優秀創新企業，在財稅政策、人才引進獎勵、政府采購、科學技術獎勵等方面重點扶持；同時，將研發投入、發明專利數、高新技術產品產出等科技創新指標納入企業績效評價考核指標，激發企業科技創新內生動力。

（四）強化科技人才支撐

不斷優化人才引進機制，采取多種形式培養引進光伏領域高端人才。復制晉能科技高端人才團隊引進模式，探索“候鳥式”聘任、“離岸式”研發、“巡回式”服務等柔性引才模式，匯集各類創新人才。健全科研人員容錯機制，支持科研人員大膽創新創業。建立科研人員激勵和約束機制，以市場化為導向，賦予科研人才享有科研成果分配自主權。加大本地人才隊伍培養力度，依托本省科研院所及高校，培育重點學科，開展產教互動合作，培養光伏技能人才。鼓勵有條件的地方建立國家級、省級光伏領域科技合作基地和引才引智示范基地，吸納集聚培養高層次創新人才。