马丁格林:实验室里的那些中国人

索比光伏网2019-06-28 08:45:23 马丁格林:实验室里的那些中国人-索比光伏网微信分享
 即使已经采访过约200位行业领袖,面对马丁格林这位行业祖师爷时,笔者也仍然有一点紧张。马丁格林教授身材高大,外表英俊,完全看不出已经70多岁的年龄,看起来阳光,实则非常严谨、严肃。

奠基人
1973年10月第四次中东战争爆发,国际石油输出国组织(OPEC)为了打击对手以色列及支持以色列的美国等国家,宣布石油禁运,暂停出口,造成油价上涨。当时原油价格曾从1973年的每桶不到3美元涨到超过13美元。

这次石油危机对人类影响深远,各国开始有意识的寻找替代能源,太阳能等新能源技术都步入快速发展期。


与此同时,一个远在加拿大求学的澳大利亚青年也为自己的前途感到迷茫:“微电子专业实在是太不爷们了 。”

多年后,马丁格林告诉媒体:“当时我看到微电子技术的应用大部分都集中在娱乐方面,比如多媒体的发展。我觉得这个方向不是一个成年男子应该专注的领域。”

所以与微电子出自同源的光伏产业就成了他的第一选择,马丁格林的博士论文是关于TOPCON技术,现在正作为光伏产业最前沿的工艺开始逐步产业化。他那时还不清楚,选择光伏会给他带去怎样的荣光,也会给世界带来多么何等的改变。

1974年,马丁在澳洲南威尔士大学成立了一个太阳能光伏研究小组,专注硅太阳电池的研究。相比美国投入大量的资金去发展太阳能电池产业,资金不足的小组成员只能使用最简单的设备进行研究,有些设备还是在废弃金属堆中拣回实验室的。尽管如此,在马丁的带领下,这个澳洲的小团队也开始取得进展。“1983年,我们打破的第一个世界记录就是在晶硅片电池的转化效率上,两年后,成功地把效率提高到20%。

马丁和他的学生发明了一种埋入式接点太阳电池(Buried-Contact Solar Cell),这种技术到现在仍然是最高效的电池技术之一,并帮助美国SunPower连续多年获得了太阳能汽车大赛的冠军。


PERC技术也出自马丁之手,从奠基到成为光伏产业最主流的高效电池技术,已经过去了30年。

卓著的研究成果让马丁声名鹊起,从1982年开始,获得澳大利亚科学院的勋章到2002获得瑞典正确生活方式奖,科研条件也在逐步改善。1995年,马丁格林成立了UNSW太阳能研究所,除了晶硅电池之外,还从事薄膜太阳能电池的研究。

实验室还吸引了很多原本没有从事太阳能电池研究的科技人才,通过各个领域的融合,光伏产业开始触类旁通。

黄金一代 :实验室的那些中国人

1985年,马丁带了第一个中国“徒弟”——赵建华,在1999年创造了晶硅电池的世界纪录24.7%,长达二十年的时间里,这一纪录都未被超越。后来与结为夫妇的师妹王爱华,回国加入中电光伏,业内最早研究SE等高效电池技术。


而1988年,施正荣敲开马丁格林办公室大门的故事早已被业内津津乐道,耳熟能详。为了投身当时并不缺人的马丁门下,施正荣放弃了工资。1991年,施正荣获博士学位,留在 研究所任研究员,2000年归国创业,九死一生,大落大起,书写传奇。


加上杨怀进、张凤鸣等人,“马丁系”构成了尚德的最初班底。

马丁对此也感到骄傲,在海外上市的多家太阳能电池的公司,他们的首席执行官或者首席技术官,大都曾是他的学生。

这些光伏产业的“黄金一代 ”,随着近二十年产业风云变幻,各有机遇 ,星散四方。

那时的光伏圈,可以看做是一出“封神榜”:互相竞争的各家企业,实际却出自同门,祖师爷都是同一人。

自2000年起,UNSW在全球首先成立了光伏专业的教研项目,将教育扩展到本科,到目前已培养了600位本科人才,100位博士生。其中大部分都被中国光伏产业所吸纳。

马丁不怎么用微信 ,但却有个微信群,群里300多位UNSW的校友一起探讨产业技术发展和组织一些重大活动,每年 SNEC、InterSolar等行业盛会,也是校友们一聚的大好机会。

“教科书修订”
对于光伏产业而言,马丁格林是编订教科书的那个人。除了言传身教,他的著作《太阳电池工作原理、工艺和系统的应用》《硅太阳能电池高级原理与实践》被翻译成中文,影响了历代光伏从业者。

但这位曾多次拒绝其它国家高薪聘请的科学家,却在去年加入了日托光伏,一家“另类”的光伏企业。


张凤鸣,马丁格林的老同事,在1996年加入马丁团队。张凤鸣自中科院物理所获硕士学位后,在四川大学任教,后获全额奖学金赴澳大利亚NEWCASTLE攻读物理学博士,毕业后在UNSW太阳能研究所任研究员。他也是尚德成立初期的一名元老,后参与创建中电光伏并担任执行董事、副总裁。

张凤鸣脸上一直挂着微笑,人很腼腆,跟人接触总觉得自己哪里没做好,所以口头禅是“不好意思”,但却是光伏科学家中最了解生产线和工艺的,没有之一。在光伏产业几位奠基人中,他是最低调的一位,但一直亲自抓生产和设备工艺改进,动手能力满分。

MWT在国际上被多个顶级研究机构研发,但一直没办法实现量产。后来在笔者参观日托工厂时才醒悟:这特么就不是个手工能干的活儿。

全自动时代,也会诞生全自动的工艺。可以说MWT电池是整个光伏产业甚至制造产业进步的产物。

MWT工艺需要打好孔的电池和背板上的孔完美对齐。想做好MWT,需要几个先决条件:

会设计工艺;

能独立开发背板;

开发相关设备 ;

产业自动化成熟。

关于MWT组件的诞生,可查阅拙作《超跑者:一个最强光伏DIYer的诞生》,这里不做赘述。只是提醒各位读者,通过这项与众不同技术的诞生,业内可以打破原有的思维定式,随着材料、设备、工艺的不断发展,原来习以为常的技术和工艺可能已经到了可以突破的阶段了,而产业也在向着半导体的工艺和精密度靠拢 ,因此未来可以预期成体系的批量创新会接连诞生。

据了解,看到MWT的潜力,目前已有数家国内一线企业开始秘密打造MWT生产线,而马丁格林也是看到张凤鸣这位“击碎组件设定的男人”十余年的执拗和对产业的理解,加入了日托光伏,任首席科学家。

写到这里,笔者很有点感慨:学习教科书的人即使学习再好,和编写教科书的人还是有很大差别。因为在找到正确道路之前,他们已经探索了无数种路径,忍受了太多的失败,也看到了更多的风景。在前辈的基础上,不固步自封,开拓创新,才是今天的光伏人应该做的。

在无锡产业集团入股日托后,日托目前光伏电池产能1.6GW,组件产能1.4GW。

马丁格林也是这时接受了张凤鸣的邀请。几十年来由他手里奠定的光伏基础,现在又在他自己和实验室中的那个中国人手中颠覆。

史无前例

除了高效、长寿命、工作温度低等优势,MWT还是一款生而智能的组件,同时与叠瓦电池等新型组件一样,对传统的焊带技术也带来了革新的压力。

在刚刚过去的2019SNEC展览上,日托发布了基于进一步根据MWT无焊带的特点而推出的产品。


6月4日,即SNEC展会首日下午,日托光伏发布了最新的“蜂巢”组件。马丁·格林教授介绍,该组件是用六边形硅片制成的,外形非常优美,也可以增加硅片利用面积,实现降本增效。日托光伏研发副总裁路忠林博士指出:当MWT+半片技术,将产品性能再一次提升,同时六角形的电池切片设计,将硅棒有效利用面积增加了17%,使得相同单位面积上硅片成本降低了10%以上;不仅如此,140μm的MWT+超薄硅片应用,较常规180μm硅片成本降低22%;而在提升效率方面,高效MWT+蜂巢组件封装密度在92%以上,受光更多,再结合主流半片、1500V设计,使起输出功率更为高效,系统度电成本更低,真正实现了高效低成本的超优性价比。

在笔者看来,MWT实际上是针对组件的扩展,是基于生产方式从手工线转到自动线后精密度提升的产物,可以很好地从组件层面支撑PERC、HIT等高效电池技术,具备很强的兼容性。

马丁·格林也指出,叠层电池是下一步提高转换效率非常有效的办法,而MWT最适合这种结构,比其他技术路线更容易叠加。“具有兼容性的技术路线,风险往往更低。”马丁·格林向中国光伏企业提出了自己的建议。

正如MWT的成功离不开产业的自动化发展一样,新一代的“蜂巢”组件在初期也遇到一个大问题:有技术没硅片。当产业都在重复切割四边形或准四边形硅片的时候,中环股份董事长沈浩平向张凤鸣伸出了援手,开始为其定制六角形硅片。这是个双赢的合作,提高硅片利用率也意味着更少的能耗和更低的成本。

“MWT在设计之初就不是高不可攀的,而是一种更有效的提效降本方式。”张凤鸣说,“MWT技术不挑食,是一种更先进的组件封装技术。”从早期的MWT组件到现在的蜂巢,都是如此。

马丁格林也正式介绍了日托的“MWT+”平台,因为MWT技术的特殊性,可以兼容PERC、HJT、薄硅片、黑硅等各种不同类型的技术,所以在MWT技术的基础上,可以叠加不同类型的相关技术,使其更高效、更创新的产品,这就是MWT+的技术平台,我们期待在这个平台上,这群光伏圈里的技术玩家能够迸发出更大的能量。

或者这也是为何业内知名专家王斯成研究员再次惊叹日托MWT技术成本控制能力的原因:“第一批领跑者项目推出时,张凤鸣博士告诉我,MWT能做到280W并且比普通多晶硅组件成本还可以更低的时候,我大吃一惊。”对此,他用了“史无前例”来形容。

但从笔者看来,从四十年前投身光伏产业,为行业奠定一个个基础工艺,培养如许多优秀后辈,于迷茫中冲破迷雾,在不可能中寻找到路。这位澳大利亚人,做得最多的,就是“史无前例”这四个字。

文章作者:曹宇

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28 2019/06

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