加快山西省光伏产业科技创新的政策建议

●王云珠

光伏产业是山西省可再生能源发展的重要组成部分，是优化能源结构的重要途径之一。在国家整体能源转型战略和政策支持引导下，特别是我国“双碳”目标的提出，“十四五”时期，可再生能源包括光伏产业仍将处于快速发展期，在能源革命中光伏产业将扮演重要角色，而技术创新是推动光伏产业高质量发展的核心和关键，将大幅度提高转换效率，降低发电成本，为新能源的规模化发展提供有力支撑。

一、山西省光伏产业发展概况

从光伏产业的发展情况看，山西省光伏产业主要集中于电池、组件等中游光伏产品制造环节，形成了包括硅片、光伏电池、组件等较为完整的制造体系和系统安装建设、产业服务链体系。

（一）光伏发电规模不断扩大

截至2020年底，山西省的电力总装机规模约为1.04亿KW，在全国排第六。其中：煤电装机占比66%、风电占比19%、光伏占比13%、水电占比2%，太阳能发电已经成为山西省第三大电源。近年来，随着光伏领跑者计划和光伏扶贫的大力推进，山西省光伏装机增速迅猛。截至2020年底，山西省太阳能并网发电装机容量1309万KW，增长46.4%，太阳能发电装机容量占全省总装机容量12.6%，跻身全国十大太阳能发电装机省份。

（二）光伏制造业快速增长

2019年，山西省有规上光伏企业12家，拥有光伏电池片7.4GW、光伏组件4.3GW、光伏玻璃2000万平方米的产能，初步形成了铸锭/拉晶—切片—电池片—组件光伏产业链。得益于潞安太阳能、晋能科技等龙头企业拉动，山西省光伏制造业快速增长。2019年，山西省光伏制造业实现主营业务收入87.0亿元，同比增长36.15%，已形成晋中光伏产业集群、晋城光电产业集群（长治光伏），建设了山西潞安太阳能年产2GW高效单晶太阳能电池智能生产项目、晋能光伏技术公司年产2GW异质结高效单晶电池及组件一期500MW项目等一批重点项目，潞安太阳能、晋能科技已进入光伏行业前20强。

（三）生产工艺和装备愈加先进

在光伏产业技术创新方面，山西潞安太阳能PERC电池量产转换效率达到22.5%，最高转换效率达到22.8%，高效PERC叠瓦组件功率达到420W，均处于行业领先水平。晋能科技一直践行迭代发展的技术战略，坚持以技术创新引领产业进步。截至2020年底，晋能科技已申请专利167项，已授权专利88项，成立了国家企业技术中心、省级企业技术中心、山西省高效太阳能光电转换工程技术研究中心、山西省光伏电池组件及应用工程研究中心等。晋能科技与中科院上海高等研究院建立联合实验室，建成了国内首条百兆瓦级别的高效异质结（HJT）产线，生产的异质结电池平均效率24%，最高达到24.7%，处于世界领先水平，推动光伏行业进入超高效技术阶段。

（四）海外市场多元化拓展

随着配套政策及融资手段的完善，山西省光伏产品出口大量增加，印度、日本、乌克兰等新兴市场成为海外市场出口的主力。2019年，晋能科技实现出口额1.27亿美元，太阳能光伏组件总销量达1.8GW，全球销量排名16位，主要出口到印度、越南、日本、韩国、澳大利亚、德国、乌克兰、巴基斯坦、巴西等国家。潞安太阳能积极开发“一带一路”沿线国家市场，加速全球化布局，光伏电池产品出口到德国、日本等十余个国家。

二、光伏产业技术创新现状及问题

光伏产业，其核心是太阳能电池的研发与制作，电池的转换效率、工艺难度、制造成本、使用寿命等问题都至关重要，从如今的技术水平来看，仍然有非常大的提升空间。

（一）我国光伏发电技术与装备

经过多年的发展，我国光伏发电技术已经完成了从原材料、技术装备和市场“三头在外”局面向全产业链国产化的转变。目前，我国光伏发电产业化技术和制造实力已处于全球领先水平，光伏发电产业已成为我国为数不多的具备国际竞争力的产业之一。

纵观我国光伏发电技术路线演变，从2015年之前的铝背场（BSF）电池主导，到2015年背面钝化（PERC）电池开始起量并成为目前市场主流电池，电池片技术已经历2代变革。目前，PERC电池转换效率已接近天花板，TOPCon（隧穿氧化层钝化太阳能电池）提升空间有限，市场的关注热点逐渐向异质结（HJT5）等技术转移。

从不同电池片路线转换率看，当前包括HJT、PERC+、TOPCon在内的五大光伏行业先进技术中，被公认的最具竞争力的就是HJT和PERC+这两条技术路线。根据中国光伏产业联盟（CPIA）统计，2019年，单多晶电池平均转换效率为22.3%和19.3%。N-PERT/TOPCon电池平均转换效率为22.7%，异质结电池平均转换效率为23.0%。从性价比角度来看，PERC电池目前量产转化效率可达23%，与HJT/TOPCon等新型电池转换效率差异并不大，但成本却远低于新型电池，龙头企业成本约0.54元/W~0.57元/W，预计2至3年内PERC仍然是性价比最高的技术。

从我国光伏产业链中电池片环节看，我国光伏电池转换效率进一步提升，处于世界领先水平。2019年和2020年商业化应用的单晶硅电池量产平均转换效率分别达到22.3%、22.8%，2020年黑硅多晶电池量产平均转换效率达到20.8%。同时，我国电池组件功率不断增加。目前，我国主流的P-PERC型单晶电池组件以及铝背场（BSF）多晶黑硅组件功率范围可分别达到320W和285W；N-PERT/TOPCon组件和异质结组件功率可达330W。

但是，我国在光伏前沿技术、关键设备制造和颠覆性技术研发方面还存在不足。光伏电池的高端产品研发与关键辅料仍与国际先进水平存在差距。HJT、IBC、TOPCon等高效电池效率尚未达到国际领先水平。HJT电池技术主要由日本松下集团掌握，IBC电池主要由美国的SunPower公司掌握，尚需不断研发新技术来提高电池效率，降低生产成本，提升核心竞争力。

（二）山西省光伏产业技术发展情况及存在问题

山西省光伏产业在高效PERC电池技术、异质结HJT和TOPCon前沿技术领域开展了研发和技术储备，特别是开发的异质结电池在转换效率、工艺步骤和温度、双面率、抗衰减性等方面具有较为明显的优势。

山西省晋能科技建设了国内首条异质结研发线，生产的异质结电池平均效率24%，最高达到24.7%，处于世界领先水平，引领超高效异质结技术的产业化。该项目是全球首条采用PECVD沉积方法量产制备非晶硅钝化膜的异质结生产线，经过技术攻关，镀膜均匀性实现极差小于5%，明显优于其他同类镀膜均匀性极差10%的标准；通过对纳米级非晶硅钝化膜大面积沉积的精准控制，以及对膜层特性的细微改性，使膜层的钝化效果达到有效寿命4000微秒以上、开路电压高于740毫伏，优于业内量产有效寿命3000微秒以及开路电压735毫伏的水平；完成整线各工序量产难点的攻关，生产效率平均达到24%，高于同业水平约0.5%。

晋能科技的PERC产品电池平均转换效率超过22.9%，远高于行业平均水平，在国内首次采用原子层沉积镀膜工艺的单晶背钝化太阳能电池组件，也是行业内首次在量产中采用电流退火方式抑制光致衰减，衰减量达到常规多晶水平，背面采用皮秒激光开槽，降低激光对硅片的损伤，PERC组件首年光衰低于1.5%，优于常规多晶产品。

但是，山西省光伏产业一些关键装备技术和银浆、靶材等原材料技术并没有真正掌握，基本上都是控制在发达国家手中。尽管异质结技术优势显著，但高昂的成本是目前HJT技术在推广中存在的最大制约。HJT电池成本主要来自硅片、浆料和靶材，三者占比分别为47%、24%和5%，非硅成本比例明显高于PERC型电池，主要是因为导电银浆、设备折旧、靶材成本较高。目前，晋能科技异质结产品的成本是PERC的138%。

一方面HJT设备成本高。HJT所需PECVD设备和现有设备差别较大，关键设备需进口，单位投资成本约8亿元/GW~10亿元/GW，国产设备约为5亿元/GW~8亿元/GW，PERC则只需要2.5亿元/GW~3亿元/GW，HJT电池设备成本约为PERC的2~3倍；而且作为一种新技术路线，HJT技术对其他高效技术的设备不兼容也成为其要面对的严峻挑战。另一方面，异质结产品的部分原材料成本高，比如TCO靶材、低温浆料、制绒添加剂等与国外还有差距。HJT的浆料采用的是低温银浆，生产工艺难度高，同时需要冷链运输，价格较常规银浆要高10%~20%。

可见，未来只有加快技术创新步伐，推动HJT电池生产设备、银浆制造国产化，通过技术进步降低生产设备及低温银浆、ITO靶材等原材料成本，才可能使这一超高效技术在成本上与单晶PERC单瓦成本持平。

三、促进山西省光伏产业科技创新的建议

光伏产业已经成为山西具有一定竞争优势的战略性新兴产业，技术创新将发挥推动光伏产业高质量发展的基础关键作用。山西省要依托光伏制造领域发展基础，集聚产业创新要素，加大科研投入，加快光伏技术创新及应用，引领光伏产业升级，助推山西能源转型和碳中和目标的顺利实现。

（一）加强光伏前沿领先技术创新和突破

大力支持光伏产业研发，推出具有自主知识产权的产品创新。依托晋能科技等龙头企业联合省内外高校、科研院所，紧盯光伏技术发展趋势，以异质结、钙钛矿、TopCon等新一代主流光伏产品为重点，强化光伏电池、组件等关键技术的迭代突破，关注配套技术的进展，保持山西省在光伏产品科技领域的一定优势；同时，攻克上游多晶硅核心生产技术和工艺，通过示范项目促进光伏产业技术的成熟和产业化，降低成本，尽快实现光伏全产业链生产设备的自主研发和生产。

（二）布局技术创新服务平台和研究基地

推进建设一批光伏技术重大创新平台，完善应用开发软硬件条件，吸引更多创新要素资源和高端人才集聚，增强关键核心技术攻关、科技成果转化及工程化产业化能力，进而带动产业加速发展。推动与国内外高水平科研机构和高校合作，支持以高层次科技创新团队为核心，联合高校、科研机构、企业、地方政府多元主体设立新型研发机构，集成科研、孵化、资本等因素和功能，对光伏关键核心技术和重大技术集成攻关，解决产业发展中的“卡脖子”难题。加强山西省光伏产业骨干企业与国内外行业组织、领军企业、科研机构的对接合作，鼓励省内光伏企业联合头部企业和跨国公司投资建设境外光伏产业园区，推动平台、项目、资源等要素互联互通，提高参与全球光伏产业链国际合作能力和竞争力。

（三）加强企业技术创新金融支持和激励

加强对光伏科技创新的金融支持力度，通过各类产业投资基金，加速建设光伏产业国家和省级创新中心，通过国家科技计划（专项、基金等）鼓励光伏前沿技术、共性核心技术的攻关。对光伏领域优秀创新企业，在财税政策、人才引进奖励、政府采购、科学技术奖励等方面重点扶持；同时，将研发投入、发明专利数、高新技术产品产出等科技创新指标纳入企业绩效评价考核指标，激发企业科技创新内生动力。

（四）强化科技人才支撑

不断优化人才引进机制，采取多种形式培养引进光伏领域高端人才。复制晋能科技高端人才团队引进模式，探索“候鸟式”聘任、“离岸式”研发、“巡回式”服务等柔性引才模式，汇集各类创新人才。健全科研人员容错机制，支持科研人员大胆创新创业。建立科研人员激励和约束机制，以市场化为导向，赋予科研人才享有科研成果分配自主权。加大本地人才队伍培养力度，依托本省科研院所及高校，培育重点学科，开展产教互动合作，培养光伏技能人才。鼓励有条件的地方建立国家级、省级光伏领域科技合作基地和引才引智示范基地，吸纳集聚培养高层次创新人才。