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石墨烯“黑科技”現身,光伏產業鏈邁向完善

2018-04-10 02:16:47

    近年來,在政策扶持的驅動下,我國光伏市場爆發,光伏發電成本快速下降,用戶側光伏發電平價上網的目標正在逐步實現,而光伏產業技術創新正是實現這一目標的內生動力。利用好石墨烯“黑科技”這種材料將使得我國光伏產業獲益無窮。


    近日,正信光電科技股份有限公司(以下簡稱“正信光電”)宣布石墨烯“黑科技”在光伏組件上首次實現產業化應用,石墨烯鍍膜等高科技系列產品首次亮相。相較于常規組件產品,采用石墨烯鍍膜技術制備的石墨烯高效組件透光率提高到94.3%,組件輸出功率可增加0.5%~1%,其特有的自清潔功能還可減少運維費用。事實上,這已不是我國首個石墨烯產業線,近期,山東恒力天能新材料科技有限公司(下稱“恒力天能”)太陽能項目第一條生產線也已投產。“業內形勢一片大好。”正信光電總裁王迎春相信,憑借我國在石墨烯產品上的創新和逐漸形成的產業鏈優勢,必將在未來高新技術產業競爭中取得先手。

“黑科技”的突破

    2018年,我國光伏產業繼續呈現穩步上升的發展態勢,技術發展的主要方向則是如何提高發電效率和降低成本,而石墨烯鍍膜正是符合光伏產業技術發展的一項先進技術。“石墨烯最大的特點在于它可將提高玻璃透光率與玻璃自清潔能力融為一體,不會因提高自清潔性而損失透光率,這為光伏行業提供了突破性的技術解決方案,石墨烯鍍膜技術還為用戶帶來了發電效率的提升和運維成本的大幅降低。”正信光電技術質量總經理王棟介紹說。


    國家應對氣候變化戰略研究和國際合作中心原主任李俊峰研究員表示,石墨烯鍍膜技術特有的自清潔能力可讓終端用戶收獲更多的發電量,減少組件清洗維護的成本,降低組件出現熱斑效應問題的風險。


    據王迎春介紹,正信光電已開發出石墨烯12柵常規、石墨烯12柵雙玻、石墨烯5柵常規與雙玻等石墨烯光伏組件,目前公司已初步具備500MW石墨烯鍍膜玻璃組件的配套生產能力,計劃今年年底產能進一步擴大到2GW,2019年底達到5GW左右。


    在技術創新的過程中,產學研的深度合作是先進技術快速產業化應用的關鍵,據中科大呂鵬博士介紹,石墨烯鍍膜玻璃技術是正信光電與中國科技大學合作開發的成果。石墨烯是一種神奇的材料,在太陽能領域有十分廣泛的應用前景,玻璃鍍膜技術只是其中的應用之一,也是石墨烯在光伏行業首個實現產業化應用的技術。今后雙方還會在雙面組件背面玻璃、正面玻璃雙面鍍膜以及高效電池等方面展開深入合作,開發出更多的以石墨烯為核心的高效光伏新產品。


    中國可再生能源學會光伏專業委員會秘書長呂芳建議,正信光電在石墨烯鍍膜技術上還要持續做5方面的探索:優化鍍膜配方,使鍍層折射系數達到最優,進一步提升光學增益和組件功率;研究石墨烯鍍膜工藝,向形成蛾眼結構、納微結構的漸變折射系數方向努力,制備更好的減反射鍍膜;持續研究石墨烯氧化或還原態的性能改變,提升超親水自潔性能;石墨烯改性提升超疏水性能,開發出適合于干旱缺水地區的易清潔鍍膜;研究與鈦系光觸媒結合的技術,形成更廣泛的光觸媒技術。

光伏行業的“自我調整”

    中國光伏產業經歷了跌宕起伏、驚心動魄的發展歷程,大浪淘沙,早年創業的一些光伏企業如今已經破產重組或銷聲匿跡,而留下來的企業可謂是業內的佼佼者。業內人士指出,正是這些留下來的光伏企業持續不斷在做創新的事情,才避免了簡單模仿和盲目擴張者的多桀命運,行穩致遠到如今。


    光伏技術進步的最終目標歸根到底在于降低光伏發電度電成本。因此,帶著對石墨烯的好奇和一個個“問號”,中國經濟導報記者進行了深入挖掘。不同于社會上大部分以石墨烯為時髦概念但并未產業化應用的一些公司,正信光電這次推出的新品主要是基于石墨烯鍍膜玻璃與多主柵技術疊加的新型光伏組件,其性價比自然是很關鍵的指標。


    據了解,目前市場上也有光伏玻璃自清潔技術,但并未得到普及化應用,究其原因,主要在于這種技術自清潔以犧牲玻璃透過率為代價,需要對常規玻璃的鍍膜工藝進行較大調整,工藝不成熟、品質不穩定,成本過高。正信光電的石墨烯鍍膜工藝與常規鍍膜玻璃并沒有很大區別,并且采用了水相體系鍍膜液,更加環保,易于推廣。正信光電石墨烯鍍膜玻璃透光率達到94.3%以上,版面硬度大于3H,通過超親水性和光觸媒效果雙重保證了玻璃的自清潔效果。


    多主柵技術是行業公認的一種性價比很高的技術,它不但能提高組件功率,同時還能大大減少銀漿用量、降低隱裂帶來的損失。正信光電12主柵技術在電池圖形設計、組件封裝以及生產制程等多方面進行創新,電流在細柵上傳導距離縮短,降低了串聯電阻、隱裂熱阻以及效率衰減,增加了組件功率和壽命,但綜合生產成本基本沒有增加。


    據王棟介紹,在傳統單、雙玻組件生產工藝基礎上,正信光電石墨烯多主柵組件將現有多主柵電池技術、石墨烯應用技術PERC、N型雙面、黑硅電池工藝等現行前沿技術相融合,為產業加速實現降本增效再添動力。

產業化進程提速

    不僅石墨烯新產品陸續落地,其產業化進程也在提速。近期,恒力天能太陽能項目第一條生產線投產,這是國內首條全自動工業化量產的石墨烯有機太陽能光電子器件(以下簡稱“石墨烯OPV”)生產線。在山東力推石墨烯資源高質化利用的背景下,這種新型材料的產業化應用又落下一子。


    “石墨烯產業目前的瓶頸,是難以批量生產、價格高昂,導致原料供應不足,下游產品應用工業化量產近乎空白。”美國恒力國際控股有限公司(恒力天能母公司)中國區執行總裁錢東偉坦言,石墨烯OPV僅是恒力天能產業化應用的第一步,未來在下游產品的應用上,還有很多方向。


    “比如,石墨烯RO反滲透膜可以用于提高海水淡化的效率,改善污水處理的效果,用于海上漏油的回收。”錢東偉說,“集團投資的水處理項目,已經與國內有關港口管理部門合作,將開發石墨烯海上漏油回收系統。”


    首條全自動量產石墨烯OPV生產線面世了,這意味著一直無法量產的被稱為“黑金”“新材料之王”的石墨烯產品終于解決了這一世界性的難題。石墨烯憑借其特殊的物理結構和特質,在多個領域都將帶來革命性的變革,一旦量產必將成為下一個萬億元級的產業。


    石墨烯售價非常高,目前國內的售價在2000元/克以上,是黃金價格的數倍。另一方面,中國石墨礦儲量5500多萬噸,占全世界的77%左右。業內人士表示:“中國的石墨烯技術已經逐漸全球領先,無論是石墨礦原材料還是石墨烯技術都擁有絕對的話語權。”

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