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《中国建材报》:讲述中国建材集团的新材料故事系列报道④| 在世界之巅舞蹈

来源:CNBM发布时间:

       编者按:一条条生产线的建立,填补了我国薄膜太阳能领域的空白,刷新了世界纪录。我国太阳能产业蓄势待发,在新能源领域奏响华美篇章。未来,中国建材集团将在全球布局20GW薄膜太阳能装机容量,成为中国乃至世界最大的薄膜太阳能电池供应商。


蚌埠铜铟镓硒薄膜太阳能电池工厂全景

       多年以后,中国建材集团董事长宋志平蓦然回首,发现全球最大建材企业圣戈班的董事长贝法先生,居然是最先提出中国建材集团是黑马的伯乐之一。

       十三年前的2005年,法国圣戈班公司收购了一家德国开发铜铟镓硒太阳能电池的公司。宋志平几次向时任圣戈班董事长的老朋友贝法先生发出申请,希望前往德国参观这个工厂,但都被他婉言谢绝。不过,贝法十分看好中国建材集团,断言中国建材集团是“全球建材行业最具成长潜力的公司”。

       “那时我们还很弱小,听到这个评价,我还和同事开玩笑说外国人也学会‘奉承’了!彼沃酒剿。

       事实证明,贝法先生眼中的中国建材集团这匹黑马,的确超速成长、纵横天下,足迹所到无不引发全球行业结构的大变局。中国建材集团迈过不平凡的“光伏”之路,实现薄膜太阳能电池技术跃上世界之巅的故事,成为贝******断的最佳注脚。

       四年前的2014年,圣戈班所属的德国铜铟镓硒太阳能电池公司Avancis,收归中国建材集团麾下。铜铟镓硒太阳能电池产业,由此在中国大地上落地生根、迅速成长为参天大树。

       “中国建材集团要引领全球太阳能光伏行业发展!闭馐撬沃酒街贫ǖ恼铰阅勘,成为了中国建材集团旗下凯盛科技集团有限公司(以下简称凯盛科技)的努力方向。中国建材股份有限公司总裁、凯盛科技总经理彭寿告诉《中国建材报》记者,未来三至五年内,凯盛科技将在全球布局20GW薄膜太阳能装机容量。其中,铜铟镓硒薄膜太阳能电池为15GW,碲化镉为5GW,目标是成为中国乃至世界最大的薄膜太阳能电池供应商。

一举拿下世界领先光伏技术

       为了收购Avancis,宋志平和彭寿等人已经几次奔赴法国和德国进行项目考察和谈判。

       中国建材集团决定由中建材蚌埠玻璃工业设计研究院(以下简称蚌埠院)收购Avancis,一是因为蚌埠院已经进入薄膜太阳能电池领域。而Avancis一直致力于铜铟镓硒(CIGS)薄膜电池技术。更重要的是,Avancis有一条“武装到牙齿”的德国工业4.0铜铟镓硒薄膜电池智能化生产线,具备年产100兆瓦的生产能力,是一条有商业规模的生产线。二是因为蚌埠院有生产耐高温玻璃的条件。二者的结合将激发出铜铟镓硒薄膜太阳能电池巨大的产能优势。

       宋志平的想法是:把德国Avancis公司作为研发和中试基地,为今后在中国建设大规模生产线做准备。如果可以成功收购Avancis,无疑是站在巨人的肩膀上前行。

       时间定格在2014年8月23日。这天,是蚌埠院与Avancis就收购事宜确定的最终签约日。

       早上6时,凯盛光伏材料有限公司总经理徐根保和他的团队乘机抵达德国亚琛,在晨曦薄雾中驱车200公里赶赴签约现场。

       进入实质性谈判阶段以来,中国建材集团就已下定决心,不仅是核心生产技术,外方的技术团队也要一并拿下。

       在与德方人员的几番“过招”中,徐根保也抓住了Avancis的软肋。由于在研发中投入过大,产能扩张步伐缓慢,市场化能力弱,因此对方急需在国际上寻求合作伙伴。德方人员非常清楚中国建材集团在世界范围内的价值和体量,失去这个重要的合作伙伴,将是重大的损失。

       在签约现场,双方尽管有分歧,但谈判始终没有偏离合作的主线。最终,双方代表的签字,引发了全场雷鸣般的掌声。长达一年之久的收购谈判圆满成功,蚌埠院全资收购Avancis公司在德国和韩国的铜铟镓硒薄膜太阳能电池工厂及相关技术。

       有专家认为,这场收购会让中国企业在相关领域超前20年。

       收购之后,铜铟镓硒薄膜太阳能的发展一路快马加鞭。2015年10月,凯盛光伏材料有限公司成立,计划总投资100亿元,将全球领先的铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产技术在中国落地。目前凯盛光伏蚌埠项目一期300兆瓦的生产线已经投产,预计可实现销售收入超12亿元。今年7月,中国建材GW级铜铟镓硒薄膜太阳能电池生产与设备制造项目又在江苏徐州开工。

       为了保障项目的稳定,5年多来,凯盛科技每年投入两千万欧元,40多位德国科学家和国内的专业人员共同进行研发。引进、消化、吸收再创新、扩大复制,是中国建材集团的目标。

       其实,在引进Avancis新生产线的过程中,凯盛光伏已经提前设计了优化方案,逐一攻克国外公司在生产方面一直没有解决的难题?⒐夥怨谕庑葱滦纬傻暮诵募际跤攀,全线打通中国薄膜太阳能光伏产业链,以“中国创造”的技术和品牌优势参与全球新能源市场的竞争。

       凯盛光伏材料有限公司副总经理王昌华告诉《中国建材报》记者,铜铟镓硒薄膜太阳能电池需要上下两层玻璃,都由凯盛科技自主研发生产,这两块玻璃的生产成本占整个生产成本的30%,而基板玻璃受镀钼的严苛生产工艺限制,要求较高的应变点温度特性,目前全世界只有包括凯盛科技在内的几家顶级企业能够生产。


颜色各异的铜铟镓硒太阳能组件

       凯盛光伏材料有限公司副总经理刘翼告诉《中国建材报》记者,制约薄膜太阳能电池最大的技术壁垒就是光电转化率。目前晶体硅太阳能的理论转化率是23%,实际成品转化率一般可以达到18%。而铜铟镓硒薄膜太阳能的理论转化率可以达到33%,凯盛光伏生产的铜铟镓硒薄膜太阳能冠军组建可以实现18.2%,批量成品转化率在15%左右,未来有待提升的空间非常大。

把海外技术带回家

       其实,在引进铜铟镓硒薄膜太阳能电池技术之前,2009年,中国建材集团就开始接触另外一种薄膜太阳能电池技术——碲化镉薄膜太阳能电池技术。

       彭寿告诉《中国建材报》记者,当初中国建材集团进入薄膜太阳能领域,是因为听说成都有一家企业在做碲化镉。于是宋志平和彭寿就一同前去考察了这条试验线。

       “我们认为薄膜太阳能电池是未来的一个发展方向,为了迅速推出产品,共同进军中国新能源材料领域,填补中国在薄膜太阳能电池这一领域的空白,所以决定重组这一企业!迸硎偎档恼饧移笠稻褪撬拇ò⒉尢裟芸萍加邢薰荆ㄒ韵录虺扑拇ò⒉蓿。

       2009年,蚌埠院与四川阿波罗在上海签署合作框架协议。同年12月,国内唯一一条碲化镉薄膜太阳能电池生产线——四川阿波罗5MW碲化镉薄膜太阳能电池生产线在成都双流试产。

       然而,生产线的运行状况并不如人意!罢馓跸咧皇前盐颐且氲侥茏鲰诨拥恼馍却竺爬!迸硎偃绱似兰壅馓跏匝橄。

       接下来该何去何从,如何让碲化镉项目持续下去?

       海外并购是中国建材集团采取的一大策略。2011年10月,中国建材国际工程集团有限公司以“1欧元”收购德国CTF Solar公司。这是一家专门从事碲化镉生产线研发的公司,拥有碲化镉薄膜太阳能电池板生产线核心技术和相关专利技术,主要技术团队来自拥有碲化镉工艺原创技术的德国ANTEC公司。

       收购CTF Solar公司后,蚌埠院又与美国阿波罗签订合作协议,把碲化镉项目从材料研究、工艺研究和玻璃研究串联起来,形成了强大的研究体系。

       2014年5月,位于美国新泽西理工大学的中国建材新能源材料研究中心揭牌。彭寿对外宣布,中心将进行碲化镉材料及新材料替代的基础性研究和开发。

       至此,中国建材集团在碲化镉薄膜太阳能电池研发体系内,形成了以中、德、美三国顶尖科研人员构成的研发团队。

       2015年,碲化镉项目正式发力。成都中光电阿波罗太阳能有限公司正式更名为成都中建材光电材料有限公司。中建材蚌埠院控股55%,阿波罗团队占股35%,成都双流地方国企占股10%。这样的组合形成了“最强盟友”。

8年持续投入终成第一

       2017年8月16日,我国自主研发的第一块“发电玻璃”在成都下线。这块1.2米×1.6米、总面积1.92平方米、重30公斤的碲化镉薄膜太阳能发电玻璃效果稳定,填补国内空白。更值得一提的是,它的面积是美国FirstSolar公司产品的2.67倍,在规格上是世界第一。

       1.2米×1.6米、总面积1.92平方米、重30公斤的碲化镉薄膜太阳能在业界曾被认为是天方夜谭,是不可能完成的项目。但是成都中建材公司做到了。

       从2009年蚌埠院与四川阿波罗在上海签署合作框架协议,到第2017年第一块“发电玻璃”在成都下线,8年奋进,终成第一。


碲化镉发电玻璃生产线

       谁也不会忘记第一块“发电玻璃”下线时激动人心的一幕。很多人抱头痛哭。成都中建材光电材料有限公司碲化镉生产部部长蒋猛,是技术团队中的一员,他告诉记者,中国建材集团从上至下,不管是集团领导,还是一线人员,都拿出了前所未有的“狠”劲。

       “7×24小时,人歇机不歇!”成都中建材光电材料有限公司总经理潘锦功把动员大会变成了誓师大会。这个开场白,让略显嘈杂的场内瞬间变得鸦雀无声。

       他用坚毅的目光环视着场内的员工,鼓励大家,中国建材集团为我们创造了天时地利,资金充足了,技术也成熟了,现在就看我们的了。我们要以最快的速度,最高的质量,交出一份最满意的答卷。同志们,有没有信心!有没有胆量!

       瞬间,“有”“我有”“我们有”,此起彼伏的应答声融汇成全场雷鸣般的怒吼。的确,8年时间,从管理团队、技术人员到一线员工,都在等待这一时刻,都在期盼这一时刻,激情在这一刻燃烧起来。

       7×24小时,意味着没有节假日,没有公休日,满负荷的工作量。人歇机不歇,意味着人可以休息,制造不能停。

       但实际上,在开工命令下达后,没有一个人主动提出“休息”,反而让“休息”变成了“命令”!澳阋丫岢18个小时连续工作,现在必须去休息!

       开弓没有回头箭!跋钅恳坏┢舳,只有成功没有失败!背啥贾薪ú牧⑾铝司钭。但在设备安装完毕后的18个小时里,碲化镉生产部的全体员工却陷入了一次次的煎熬。

       “砸了!再来!”由于镀膜无法满足要求,现场人员一次又一次挥舞锤头砸向不合格的产品。

       “已经砸到第3000块了!”在场的员工紧张地盯着锤头,气息也略有不稳。每一次被砸的不单是一块样品,更是大家的希望。

       只有成功,没有失败,也不能失败。执着,对得起这份成功。第一块碲化镉发电玻璃终于走下了生产线,标志着我国碲化镉薄膜太阳能站上了世界之巅。2018年4月,成都中建材的世界第一条大面积碲化镉“发电玻璃”生产线宣布正式投产。


成都中建材的发电围墙

中外科学家的共同平台

       无论是在蚌埠的凯盛光伏公司,还是在成都中建材,英语都是很常用的工作交流语言。

       刘翼告诉《中国建材报》记者,凯盛光伏一期项目的所有设备到场后,Avancis成立了20人的工作小组,凯盛光伏也成立了30人的团队赴德国学习交流。目的是要把两个团队打磨成一个团队。

       2018年,诺贝尔物理学奖获得者谢尔登·格拉肖、诺贝尔化学奖获得者马里奥·莫利纳先后在成都中建材、中建材蚌埠院设立工作站。

       两位诺贝尔获奖者的加盟,令很多人好奇,中国建材集团究竟有什么魅力,能引进这么多国际高端智力资源?

       “是你的研究成果让外国人认可,你的研究方向让外国人认可,你的平台让外国人认可,人家才会愿意在一个平台上跟你对话!迸硎傧颉吨泄ú谋ā芳钦弑硎。

       马里奥·莫利纳曾对彭寿说,我对你们取得这样的成绩感到惊讶,因为你们巧妙地利用了自身在玻璃行业的优势,发展薄膜太阳能电池绿色能源项目。

       除了相互的认可,信任更是激发双方共同前进的催化剂。无论是收购德国CTF Solar还是Avancis,中国建材集团都没有派一个人过去常驻公司!拔颐峭耆浞中湃蔚鹿目蒲Ъ,因为德国人的工匠精神、契约精神是值得我们学习的,只要答应留在这个发展平台,不可能明天就跳槽走了!迸硎傩ψ哦浴吨泄ú谋ā芳钦咚,这种和谐的工作氛围,使他们工作非?。

       激励措施同样重要。成都碲化镉产品成功下线后,宋志平当即要求给德国实验室工作人员加薪20%,同时承诺如果研究成果超过其他国家的先进水平,他们的薪水会再提升50%。这极大调动了德国专家的工作积极性。

       在彭寿看来,现在的科技创新必须采取国际化合作模式!拔颐欠浅3晒Φ厥蛊渌液偷厍目蒲Ъ页晌颐堑目蒲Ъ,使我们的科学家成为世界的科学家,这就需要用平台、用发展,同时用合理的待遇来留住人才,这样才能把事做好,为人类发展做出产业贡献!

       德国CTF Solar有限公司首席执行官Michael Harr博士如今也是成都中建材光电材料有限公司技术专家。70多岁高龄的他会经常飞来成都,与中方团队一起攻克碲化镉技术难题。

       蒋猛经常与德方专家进行沟通。在常人看来,德国人的工作作风严谨异常。实际上,中国建材员工追求完美的工匠精神,时常引来德方专家的惊叹。

        “激光刻度线要再精准一倍!痹谥岸┕荷璞甘,蒋猛反复与德方人员强调。

       德方坚持说:“既然技术标准中没有对精度提出更高的要求,那这个精度就足以保障生产产品的质量!

       “不成,必须要精益求精,要比德方的要求还要严格!

       实践证明,增加激光刻度线的精准度,可以让每片碲化镉薄膜太阳能电池增加1~2W的发电量。

       这一结果,也让德国技术人员竖起了大拇指!拔颐窃谥泄笠档纳砩,看到了这种精益求精的创新精神,中国建材集团是世界一流的企业!

鸡蛋不要放在一个篮子里

       宋志平曾作出这样的论断:太阳能市场是无限大的,未来太阳能在许多领域一定会取代传统能源。而在具体的工艺路线上,他认为一定是薄膜太阳能取代多晶硅。

       但同样是薄膜太阳能电池,为什么中国建材集团要在碲化镉和铜铟镓硒两条路上齐头并进呢?

       道理很简单:鸡蛋永远不要放在一个篮子里。

       这是中国建材集团的智慧。首先,碲化镉和铜铟镓硒都是世界前沿的薄膜太阳能电池技术,从技术方向上兵分两路有利于规避风险;其次,两项技术、两个企业,在集团内部可以形成你追我赶的竞争关系,技术上谁都不认输,发展上谁也不敢懈怠。

       “这两种都是薄膜太阳能电池,都具有弱光性,都是在玻璃上运用半导体技术来达到发电(效果),都具有建筑一体化功能,都是未来的发展方向!痹谂硎倏蠢,铜铟镓硒的技术含量更高,设备的价格也更高。相比而言,碲化镉的操作更简单一些,成本更低一点,在一定范围或许能更快速地推进市场!八鞘遣煌募际趼废,但达到的效果是一样的!

       未来,如何将薄膜太阳能电池技术应用到新型建筑领域,共同服务于绿色建筑和建筑节能事业,是下一步需要思考的问题。

       王昌华指着放在办公室的铜铟镓硒薄膜太阳能电池样片告诉记者,大家都把它“勤劳的一天”形象地称为:“早起,贪黑,中午不打瞌睡”。

       “铜铟镓硒薄膜太阳能对太阳光利用率高,早上可以吸收红外线,傍晚可以吸收紫外线,可覆盖400mm~1200mm波段的太阳光。在漫射光及日出日落时同样具有卓越的发电性能,且性能稳定,不会像晶硅太阳能电池一样出现随着温度升高、转化率下降的问题!蓖醪馐退。

       铟镓硒薄膜太阳能电池不受铺设角度的限制,不论垂直还是水平悬挂都不会影响其电池的光电转化率,解决了晶硅太阳能发电必须倾斜30度角的问题。这是王昌华最引以为豪的地方。此外,铜铟镓硒薄膜太阳能电池还可以设计成不同颜色的组件,大大提高了外墙装饰的美观度。在使用寿命和安装成本方面,单片铜铟镓硒的太阳能组件可以承受550帕荷载,使用寿命长达25年。在使用过程中可随时更换,并且安装成本和普通的玻璃幕墙相当。更换下来的组件还可以回收再利用,此外电池生产的全过程无废水、废物、废气排放,是全生命周期的绿色产品。

       在厂区走过一圈,《中国建材报》记者发现,目前凯盛光伏4万平方米的厂房铺设了铜铟镓硒薄膜太阳能电池,并实现平价并网发电。


安装铜铟镓硒薄膜太阳能电池的蚌埠市体育中心

       蚌埠市体育中心内,凯盛光伏铺设了铜铟镓硒薄膜太阳能电池4854块,这些电池的装机容量达654千瓦,年发电量可达60万度左右。

       成都中建材光电材料有限公司副总经理李永强算过一笔账,如果一个家庭安装了12~20片碲化镉发电玻璃,所需费用2.4万元~5万元,成本7~8年就能够完全收回,剩下的十几年都是免费用电。

       走在成都中建材的厂区里,到处都可以看到碲化镉发电玻璃的身影:碲化镉发电玻璃铺设的屋顶、外墙、停车棚等。厂区内安装的碲化镉发电玻璃142天以来,累计发电量38174kwh。

       在厂区,最吸睛的是一条用碲化镉薄膜太阳能电池铺设的路面,大家把它定义为光伏路。

       这条路的名字也正如中国建材集团本着国企责任担当、国家脊梁的使命,携着光伏造福国家、不断满足人民美好生活向往的崇高理想,策马扬鞭、一路疾驰。

       小料科普:当前,晶体硅材料(包括多晶硅和单晶硅)是最主要的光伏材料?蒲Ъ椅搜罢揖Ч璨牧系奶娲,研究其他光伏材料成为一种趋势。其中,碲化镉(CdTe)和铜铟硒(CuInSe2)被认为是两种非常有前途的光伏材料。中国建材集团目前在铜铟镓硒、碲化镉两种薄膜太阳能电池上均实现了量产。

       2017年8月,世界单体面积最大的碲化镉“发电玻璃”在成都下线,实现了全球最大单体面积碲化镉发电玻璃国产化;2017年10月,中国第一片铜铟镓硒薄膜太阳能高效模组在安徽蚌埠下线。


安装了碲化镉发电玻璃的地面

       无论是碲化镉“发电玻璃”,还是铜铟镓硒薄膜太阳能电池,均有着晶硅电池所不具备的弱光性,不受光照角度限制,使普通玻璃从绝缘体变成可导电的导体,进而变成可发电的建筑材料,实现了玻璃与材料的有机结合。

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