科技创新看杭州④ | 解决“卡脖子”问题 !福斯特筑光伏发电产业“新铠甲”

发布日期:2021-07-08 15:36 访问次数: 信息来源:市科技局

编者按

6月15日,一年一度的浙江省科技奖励大会如期而至,2020年度浙江省科学技术奖揭晓。其中,在杭州单位共获174项,包括市属单位所获38项,在杭州单位获奖占浙江全省总奖项接近60%。一项项重大标志性的科技成果,再次展现了杭州作为“领头雁”的科技担当。为此,“创新杭州”推出“科技创新看杭州”系列报道,带你走进“高精尖”的获奖项目,感受杭州的科技创新氛围。本次推出第四篇。


实现2030年前碳达峰、2060年前碳中和目标,是我国向世界作出的庄严承诺。光伏发电产业作为实现“碳达峰”和“碳中和”目标的主力军,对于调整能源结构、推进能源生产和消费方式变革具有重要意义,而电池封装是光伏行业产业链中的关键一环。

日前,2020年度浙江省科学技术奖揭晓,杭州福斯特应用材料股份有限公司(以下简称“福斯特”)的“高效双面发电组件用共聚烯烃封装材料”项目荣获2020年度浙江省科技进步一等奖。据悉,这也是临安区企业首次作为第一完成单位获得浙江省科技进步一等奖。

该项目通过创新性的POE树脂结构改性、多维流道设计、配方体系设计等技术突破,克服了双面电池双面发电遭遇的PID瓶颈,将双面电池组件的抗PID性能由24小时组件功率衰减30%以上,提升到1000小时衰减3%以内,极大延长了双面发电组件的使用寿命,增大且保证了组件的稳定输出功率,为我国光伏发电产业发展装上了 “加速器”。

1.“白+黑”“5+2”解决“卡脖子”问题

随着上游硅料环节和电池技术的不断进步,光伏发电成本较十年前已降低了80%(基本与火力发电相持平),但对封装材料也提出了更高的要求。安全稳定的封装材料是发电组件平稳运行25年甚至30年的关键零部件,但是封装材料的抗PID性能却成了我国光伏发电产业的“卡脖子”问题。为此,福斯特于2017年成立专项攻坚小组,决心研制出适用于高效双面发电组件的可靠封装材料。起初,以唐国栋为首的10位科研人员从常用封装材料的化学特性切入,预设通过加入各种助剂来提高材料的致密性,进而提升封装材料的抗PID性能,但经过多种尝试,但结果仍不理想。“分析后,我们尝试从封装材料的原材料选择开始,尝试用POE树脂代替常用的EVA树脂,期望通过提高封装材料的绝缘性降低电势诱导衰减。”唐国栋说道。“白+黑”、“5+2”......从各种助剂的复配、成膜控制到配方比例的调试,历时半年多,但研究却依旧不见起色。为此,唐国栋团队“从头出发”。唐国栋与团队成员翻阅大量文献,学习电池片的结构及相关知识,并请教诸多行内专家咨询建议。“了解光伏电池的基本原理才能更好地指导我们进行封装材料方面的创新研究。”唐国栋如是说。与此同时,唐国栋率队前往浙江大学,找到从事POE树脂研究多年的化学工程国家重点实验室(浙江大学)主任、特聘教授李伯耿,经过反复探讨,提出了有机和无机复配的原位萃取技术,经过一系列试验,终于研制出抗PID性能优异、适用于双面发电组件的封装材料——高水汽阻隔、无腐蚀、不产生醋酸的“高效双面发电组件用共聚烯烃封装材料”。这一创新性封装材料的问世,为摆脱光伏项目的掣肘迈出了关键步伐。

2.产业化落地 光伏发电披上全新的“铠甲”

材料技术的突破并不等于项目的完全成功,还有一道关卡——生产。唐国栋深知实验室与现实之间的壁垒。按捺住心中的喜悦与兴奋,他与团队迅速投入到了生产设备的研究中去。在企业各部门的协同配合下,唐国栋等人成功设计出螺杆挤出机的精密三叉流道及其数字化控制技术。三叉流道设计能够使熔体分流平行地进入成膜模头,平衡整体熔体压力,实现超大宽幅薄膜的微收缩、微应力。均匀成膜流道的数字化控制技术能够精确控制树脂的流平性和成膜性,大幅度提升膜的优良率和稳定性。2019年2月项目提前交付,福斯特实现了新型封装材料的大规模量产投用。自此,我国光伏发电产业披上了全新的“铠甲”。数据显示,该项目产品TF系列一经推出,同年全行业市场占有率便迅速达到70%以上,三年新增销售40亿元以上。与此同时,2019年全国光伏发电量达2243亿千瓦时,同比增长26.3%;2020年,光伏新增装机4820万千瓦,同比增长60.1%。

科技创新是发展的动力,人才是创新的根基。

据了解,福斯特已成功创建国家级企业技术中心、国家级博士后工作站、浙江省重点企业研究院,吸纳了海内外25位顶尖院校博士。相关负责人表示,他们将持续推动光伏封装技术的进步和应用,并通过内生技术创新,将产品线从光伏封装材料延伸至电子电路、锂电封装、柔性显示等新材料领域,为实现“碳达峰”和“碳中和”目标愿景贡献自己的一份力量。


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