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吴选之:今天技术创新的小企业 明天行业的竞争力(对话新能源)

2013-08-29

对话人

  ■龙焱能源科技(杭州)有限公司董事长 吴选之

  ■中国能源经济研究院首席光伏研究员 红炜

  

  意外遇到吴选之

  红炜:今天和你的对话我是冒了一定风险的,一是我不懂薄膜;二是晶硅与薄膜,薄膜不同路线之间有着激烈的争论,在一般人看来,介绍了这个就好像贬低了那个,这不是本次对话的目的。虽然不懂薄膜,但又对美国第一太阳能公司(简称:第一太阳能)现象欲罢不能,特别是前两天看到一篇《太阳能薄膜公司破产者众》的文章,更是急于知道如何看待薄膜产业。今天意外地认识了你,无论是出自对产业新知识和有追求企业偏爱的原因,还是出自对你研究背景的简单了解和能够感受到的一个学者良知的原因,我知道我遇到了一个知识的金矿。能否充分开发,则是我的领悟力和文字表达能力了。为了自己的研究,为了给别人一个视角,我想挑战一下自己。

  首先,我想明确一下我们对话的基础,它可以分为两个层次:一个是站在起码是讨论补充能源未来的基础上;一个只是讨论光伏发电一个技术路线的基础上,我更喜欢在第一个基础上讨论问题。因为不论是还能开发200年还是500年,传统能源总有枯竭的时候。特别是人类对友好型生态环境的日益追求,传统能源难以抹去的先天不足,使得人类无论多难也必须寻找新的能源,并伴随它经过探讨、补充、替代几个阶段。要成为替代能源,必须具备两个前提:能量的来源必须是无限的;获取这种能量的手段必须是无限的。不知道我们能否在这一个基础上聊聊碲化镉薄膜产业产业的未来。

  吴选之:我几乎读了你所有的文章,我知道你不懂薄膜技术,但我知道你是一个热爱光伏事业、说话负责任的人。我和你一样也热爱光伏事业, 是光伏战线上的一个老兵。 我从1962年大学毕业后一直从事半导体材料和器件的研究。从1980年起就进入了光伏行业,30多年来(包括在美国国家再生能源实验室从事研究工作20年),我涉及了大多数的光伏技术的研发,包括:单晶硅、多晶硅、非晶硅、HIT、InP空间电池、TPV、CIGS和碲化镉等技术,发表论文100余篇。

  在中国光伏行业发展到今天的这个关键时刻,非常高兴接受你的邀请,参加这次对话。我将以事实为依据,用数据来说话。

  你不知道的碲化镉

  红炜:在你介绍碲化镉产业之前,我想先介绍一下我的了解和判断。对碲化镉产业,我所以从不见诸文字,第一,晶硅电池占光伏市场的80%以上,据分析还将长期维持这一格局,我的研究重心主要放在了市场这边;第二,一位懂得材料学的朋友告诉我,碲和镉,还有铜、铟、镓、硒等材料属于稀有金属,有些甚至是国家战略储备材料,这不符合我的成为替代能源两大基本要素的条件。而第一太阳能是一个特例,有美国的国家支持;第三,早期薄膜电池具有一定市场空间是相对晶硅电池成本优势的结果。现在晶硅电池成本大幅下降,则薄膜电池从成本到转换率的竞争力都不复存在;第四,学习薄膜技术专业的施正荣都在薄膜产业化上折戟沉沙、不再问津;第五,在我的印象中,除了汉能,中国已经没有人愿意走这条独木桥了。那么多聪明的企业大家都不为所动的事情,我好像更不具备研究的能力和必要。今天遇到了你和龙焱,是一个意外,一个惊喜。

  吴选之:你收集的信息是不完整的,所以你的结论是有失偏颇的。今天我只是想介绍一下地面应用的几种薄膜电池技术以及它们的发展概况, 从中你可能会了解到为什么还有人在坚持薄膜电池的研发。

  除空间应用的化合物薄膜电池(如GaAs等)之外,最近几年用于地面应用的薄膜电池技术有四种:多晶硅薄膜、非晶硅薄膜、铜铟镓硒(CIGS)多晶薄膜和碲化镉(CdTe)多晶薄膜。

  多晶硅薄膜电池(施正荣做的那种电池),这个电池本身逻辑上有矛盾:多晶硅薄膜的吸收系数低,仅仅是其他薄膜的1/100,不适合做薄膜电池;高质量的多晶硅薄膜需要在高温下制备,不能采用廉价的玻璃等作为衬底,成本很难降得下来。全世界进行多晶硅薄膜电池产业化的企业也只有一家,最后也因组件效率做不上去(<10%),成本降不下来而终止。

  非晶硅薄膜电池是几个薄膜电池中最早实现产业化的一个技术, 生产技术相对成熟,成本也比较低。但非晶硅电池存在两大弱点:第一是效率低。从材料本身特性而言,非晶不如多晶,多晶不如单晶, 这是客观规律,无人能突破。第二是吸收层材料的本征衰退而造成的组件衰退达15%(多结)-25%(单结)。在光伏发电领域上,非晶硅薄膜电池已经难以具备很强的竞争力。

  CIGS具有很好的材料特性,易形成好的背电极和高质量的pn结,而且因其电池结构,较容易做成柔性CIGS组件。CIGS实验室的效率已达20.3%,组件全面积效率已超过16%,欧美日一些公司已经实现了CIGS的产业化。继续提高沉积速率,提高优品率和提高材料的利用率以降低成本仍是产业化需要解决的问题。

  碲化镉本身的固有材料特性及其发展的实践,已经证明碲化镉多晶薄膜太阳电池是一种适合于大规模生产的高效廉价太阳电池。实验室小面积电池效率已达19.6%,组件全面积效率已达16.1%。已用于产业化的两种技术:近距离升华(CSS)和气相输运沉积(VTD)特别适用于大规模生产。美国第一太阳能从2002年的0.2MW到2011年的2GW,8年之中生产扩大了1000倍,成为全球最大薄膜组件生产厂。碲化镉具有低的温度系数和优良的弱光响应,比晶硅电池发电能力要高出5-10%。同时碲化镉薄膜组件是环保友好的产品, 美国布鲁克文国家实验室就镉排放的研究结论是:碲化镉电池的镉排放量与天然气相同,低于石油、煤、和其他类的太阳电池。环保规定十分严格的欧盟从2011年开始就对其豁免了RoHS(全称为《关于限制在电子电器设备中使用某些有害成分的指令》)的要求,认为碲化镉薄膜电池无论是在生产或是使用上,都是安全可控的。

  最近几年,欧美等国重点扶持了CIGS 和碲化镉这两种薄膜太阳能电池技术,并已持续取得重大的突破。这两种薄膜电池的全面积组件效率均已超过16%。这已经超过绝大多数在市场上销售的多晶硅全面积组件效率。同时,其成本还在持续下降。也就是说,当这些技术移植到生产线上成为产品,其光电转换效率与成本必将对晶硅组件形成巨大的挑战。我们有关主管部门应该察觉到这种行业中的技术发展的变化,并作出适时的对策,加强力度,支持薄膜电池技术研发和产业化,提高我国光伏新技术的竞争力。

  龙焱一直在进步

  红炜:听了你的一席话,在欣喜于给我打开一扇“天窗”的同时,难免会有一个巨大的困惑,甚至是对龙焱公司及你本人的质疑。我过去是做投资的,深知资本和市场是最聪明的,任何一个商业机会都难逃它的“法眼”;资本和市场又是最无情的,它不会为任何一个企业家仅仅的执着和付出“买单”。既然碲化镉技术有如你所说的强大竞争力,既然龙焱公司有如你所说的技术领先优势和数家著名风险资本的进入,可龙焱公司已经成立了五年时间,按照我的标准,龙焱公司的发展结果应当比今天更加辉煌。对此,我不知道应该质疑碲化镉技术还是质疑你的管理能力。因为喜欢龙焱也更喜欢你的理想,所以我的要求也许既无情也无理。

  吴选之:你这个问题提得很好, 很有代表性,也很尖锐,我很愿意回答你的这个问题。我在光伏行业干了30多年,看到过很多走薄膜技术路线企业的兴衰; 我更明白龙焱要走创新,拥有自主知识产权的发展之路会有多么艰难。

  龙焱要在中国实现碲化镉太阳电池技术产业化的决策, 不是草率的个人意愿,而是科学分析的结果。在公司成立之前,我们收集了大量数据和报告,分析了国内外光伏市场的需求,以及在碲化镉技术产业化中成功和失败企业的经验教训。我们的结论是:在中国实现碲化镉技术产业化是有机会的,光伏市场之大,不是一两家光伏企业能垄断的。碲化镉不是只有第一太阳能所采用的VTD一种技术,龙焱决定采用的改良型CSS技术就是另一种优秀的可产业化的技术。

  龙焱的产业化分4个阶段实施:筹建、研发、中试和建立生产线。但实际上都是围绕三个内容进行:第一、 研发新材料和新技术, 建立具有自主知识产权的全套生产工艺。其中数个新材料和新技术,都是在碲化镉生产中首次使用的;第二、整条生产线采用的的40余台设备,全部国产化,其中多台设备是龙焱具有知识产权的核心设备;第三、 技术与设备的集成, 建成了国内第一条30MW、全自动化全国产化的碲化镉太阳电池组件的生产线。通过优化生产线的工艺,平均组件效率达到了12%。目前,龙焱的产品已经成熟,取得了TUV、金太阳和UL等产品认证,目前开始批量销往世界各地及国内市场。

  我想再介绍两个实例,帮助你认识“龙焱速度”究竟是快还是慢。从中你也许会悟出一个道理:简单的重复扩产与研发一个新技术,实现产业化的难度是完全不同的,标准也不应该是一样的。案例一,第一太阳能的前身Solar Cell Inc是从1991起开始从事碲化镉产业化研究,到1999年第一太阳能收购SCI,2002年开始批量生产碲化镉组件,(当时组件效率只有7-8%)整整花了11年,再到2006年上市,一共花了15年时间。案例二,美国通用电气公司(GE)收购的PrimeStar公司,从2006年开始研发,后来GE总部和4个全球中心都有团队投入碲化镉的研究,每年投入的研发费用高达3000万美元。现在GE取得了实验室碲化镉电池效率的世界纪录:19.6%,但尚未实现批量生产,它们的400MW生产厂的建设规划去年已决定推迟18个月后再做决定。

  谈到这里,我可以自豪地告诉你:龙焱只用了相当于GE一年的研发费用,花了3年多的时间,在中国实现了碲化镉薄膜技术的产业化。建成了有完全自主知识产权的, 全自动化, 全国产化、年产能力达30WM的碲化镉组件生产线,并实现了稳定量产,组件平均效率达12%,这种“龙焱速度”在光伏行业是少有的。确实,龙焱近两年发展速度不那么理想,这是受制于中国光伏行业所处的“寒冬”环境、晶硅组件产量严重过剩、“价格战”打得整个行业长期亏损的结果。整个行业都面临生存问题,新技术的研发更是无暇顾及。光伏产业是一个非完全市场化的产业,它需要国家和社会的支持。

  从第一太阳能的成功看国家作用

  红炜:我突然明白了一个关键性的问题:不能用我概念中的早期著名中国光伏企业发展速度来要求龙焱公司。同时我也更加明白了曾经在欧美市场上所向披靡的中国光伏产业,为什么一旦遭遇欧美“双反”就力不从心。因为早期的大多数中国光伏企业,核心技术是国外的,关键设备是国外的,更多体现的是加工型产业特征,虽然目前这一特征正在加速改变之中。而龙焱公司是一个从诞生那天起就在技术路线和关键设备两大方面都追求独立知识产权的公司,是一个用了3年多时间来实现这一初级目标的创新型公司。你们具备第一太阳能那样的认知和基础,遗憾的是过去既没有赶上光伏电池供不应求的大好时机,现在又不可能享受到第一太阳能拥有的成熟产业环境。我的感觉是:只要有一次商业机会,龙焱将脱颖而出。

  既然龙焱公司立志成为中国的第一太阳能,实现这一目标需要哪些支点?这是我非常有兴趣的话题,因为它事关国家如何培养发展初期的具有独立知识产权的光伏企业。我过去对第一太阳能的解读是:技术独到而领先,在别人忙于“拿来主义”的时候坚定地走自己的路;战略正确,在别人尚未意识到终端市场重要意义的时候,积极布局终端市场;财务稳健,在别人头脑发热扩张的时候,始终清醒地保持稳健的资产负债率。因为不懂外语,所以无法深入研究,难得见到你这样与第一太阳能有着太多关联并有一定研究的专家,非常希望听听你对这个企业成功之道的看法,它对于中国光伏产业有何借鉴意义,需要一种什么样的产业环境中国才能出现这样的企业,或者说龙焱如何才能成为这样的企业?

  吴选之:我在美国国家再生能源实验室工作期间,和SCI以及第一太阳能合作有8年之久。龙焱筹建初期,我们在分析碲化镉技术路线和几个公司的经验教训时,将第一太阳能作为一个成功的公司,总结了我们应该向他们学习的地方:第一、高起点,1999年第一太阳能独具慧眼, 收购了SCI这家从1991年就开始致力于碲化镉薄膜电池产业化的公司,使第一太阳能从一开始就站到了高的起点;第二、VTD是他们花费多年心血和巨资研发出来的核心技术,是别人不可能在短时间内模仿复制的,这也是他们能长期独霸碲化镉组件市场的关键所在;第三、十分重视组件成本的降低, 第一太阳能一直将提高生产率和组件效率作为降低成本的主要途径;第四、超前的光伏终端市场的布局和开发,使他们的组件销售不受市场波动的影响,同时将自己做成了光伏行业最大EPC;第五、也是非常重要的一条,第一太阳能的成功是与美国政府精心培育和有效的支持分不开的。从1991年SCI公司成立到2006第一太阳能上市,一直得到政府的资助和扶持。当第一太阳能需要技术援助时,由政府组织全美有关专业最优秀的科学家、大学教授组成“国家队”帮助他们, 时间长达数年;当第一太阳能受到环保方面的质疑时,又是政府出面邀请其他国家级实验室(如美国布鲁克文国家实验室)共同参与环保方面的研究。通过这些工作,成功地说服欧盟豁免了RoHS对碲化镉组件要求,从而推动碲化镉组件在欧洲的广泛应用。

  对龙焱来说,最需要的是一个以鼓励技术创新为导向,而不是简单以企业大小, 产能多少为单一导向的扶持光伏产业政策。只有政府主管部门在制定政策时注意这些,才能激励更多的企业去做技术创新,才会更多的涌现出“中国的第一太阳能”这样的企业,才能实现从“中国制造”到“中国创造”的转型。其次,龙焱希望能够找到更多愿意在中国致力于碲化镉电池技术产业化的战略伙伴,共同发展这个技术,龙焱愿意以开放的心态来加速这项技术产业化的速度。

  当前,政府推出了光伏“国六条”和“国务院24号文件”,让我们感到极大的温暖,也让我们看到了光伏行业的希望。我们也希望,国家在制定细化政策时,多听听我们的意见。针对规模和名气还不大但有自主知识产权的企业,制定相关的扶持政策,因为这些企业,很可能就是明天中国光伏行业的竞争力之一。

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