杜邦是什么?除了關(guān)注金融的朋友知道在與陶氏化學(xué)合并之后，新的市值高達(dá)1300億的“杜邦陶氏”將成為化工領(lǐng)域的超級巨無霸之外，說起來，絕大多數(shù)民眾對于杜邦這家全球五百強(qiáng)企業(yè)的了解并不多。
對于飛行旅客來說，可能會好奇飛機(jī)艙內(nèi)壁飾的保護(hù)層到底是什么?
愛美的女性也很少會想穿在腿上的絲襪是誰的發(fā)明?
新裝修的家庭，會為家庭選擇哪款可擦洗壁紙?
出海捕魚的漁民，會通過經(jīng)驗(yàn)選擇耐腐蝕、更結(jié)實(shí)的尼龍漁網(wǎng)。
“特氟龍?”許多人會反問：“難道不是不粘鍋的牌子嗎?”
提問：保護(hù)了全球警察40余年的凱芙拉防彈衣到底是一款產(chǎn)品代號還是公司名稱?
這些答案，都源自杜邦。近半個世紀(jì)，人們一直在討論登月到底是真實(shí)發(fā)生還是冷戰(zhàn)陰謀，但很少有人知道阿姆斯特朗的25層宇航服中的23層材料都同樣出自杜邦。
這家以“科學(xué)”為追求的公司很少出現(xiàn)在人前，或自己獨(dú)立經(jīng)營某種成品，但就是這樣“看不見”的杜邦，給世界帶來顯而易見的改變。
200年的“科技樹”：卅年修得Solamet?，百年修得Tedlar?
杜邦一直說材料是關(guān)鍵?，其實(shí)這只是針對相對成熟的行業(yè)而言的。對于新興產(chǎn)業(yè)，材料并不僅決定產(chǎn)品品質(zhì)的關(guān)鍵，而是基礎(chǔ)。關(guān)系著是否能將人類的奇思妙想變成現(xiàn)實(shí)。
在杜邦，年均研發(fā)投入約19億美元，占銷售額8%，其中光伏研發(fā)團(tuán)隊就擁有200位博士。這些投入并不會全部收到成效。萬仞高山永遠(yuǎn)是金字塔結(jié)構(gòu)，真正站在頂峰的只是漫長積累、市場選擇后脫穎而出的一小部分。
但同樣曾付出的心血也不會白費(fèi)，在杜邦200年的研發(fā)過程中，總會有意外的驚喜：1945年，杜邦開發(fā)了聚四氟乙烯，這款產(chǎn)品最早用于軍工，后來被一些宅男涂在魚線上防止打結(jié)。后來一位法國工程師的妻子突發(fā)奇想，將其制成不粘鍋用于廚房，解放了無數(shù)家庭主婦。
那么問題來了，杜邦200年的“科技樹”上，到底還有哪些是可以這樣開發(fā)的產(chǎn)品?
對于杜邦來說，很多類似科技產(chǎn)品的應(yīng)用渠道并不是該公司主動去推廣，而是研發(fā)各種各樣具備不同特性的基礎(chǔ)材料，“等待伯樂”讓這些材料大放異彩的那一刻。
在二十世紀(jì)七十年代遇見光伏之前，杜邦在氟材料行業(yè)已經(jīng)等了40年。1931年，杜邦推出了氟丁橡膠，拉開了在氟材料領(lǐng)域近百年的史詩。
在1988年3月15日美國航空航天局的科學(xué)家確認(rèn)了氯氟烴(CFC)對臭氧層的破壞后72小時后，杜邦公布了逐步停止使用CFC的計劃。當(dāng)時，全球有價值1350億美元的設(shè)備依賴CFC，而杜邦的市場占有率為25%(杜邦CFC產(chǎn)品的商標(biāo)是氟利昂)，是一款擁有巨大市場的高利潤產(chǎn)品。兩年后，杜邦推出舒瓦——首個環(huán)境友好型制冷劑，并帶動了一系列CFC替代產(chǎn)品的問世。杜邦最終于1994年停產(chǎn)CFC，比原先的承諾提早了5年。目前杜邦能夠生產(chǎn)類別最全面的環(huán)境友好型高效制冷劑產(chǎn)品。
在此之后，杜邦在產(chǎn)品設(shè)計階段就運(yùn)用一系列專門的工具來對其潛在的市場價值、產(chǎn)品對環(huán)境的影響和安全監(jiān)管等進(jìn)行評估，通過后才會投入研發(fā)。
繼1945年開發(fā)聚四氟乙烯之后，1961年，杜邦推出了單氟材料，聚氟乙烯，也就是今天的Tedlar?氟膜背板材料。10余年后，美國能源部的航空航天局NASA就已經(jīng)開發(fā)出了可以使用30年的晶硅組件，最終組件設(shè)計都選用了玻璃/EVA/Tedlar?背板的封裝形式，一種能夠歷經(jīng)風(fēng)刀霜劍、歲月侵蝕仍然耐久不衰的材料，就此拉開杜邦與光伏背板界的大幕。
歷史并未即刻賦予光伏行業(yè)應(yīng)有的使命，直到上世紀(jì)90年代，美國才出臺“百萬屋頂”計劃;2004年，德國施羅德政府推出《可再生能源法》，光伏行業(yè)蓬勃興起;2008年前后，杜邦產(chǎn)能不足，行業(yè)出現(xiàn)嚴(yán)重的緊缺，一些其它背板材料趁勢而起。
在這段長達(dá)40年的時間里，杜邦的Tedlar?PVF 薄膜幾乎是唯一的光伏背板材料。對于光伏行業(yè)來說：TPT=背板。2009年筆者問過杜邦中國市場的一位高管：“哪些光伏電池和組件企業(yè)是你們的客戶?”他笑著回答說：“你要問的應(yīng)該是哪家不是吧?”
2016年初，中國可再生能源學(xué)會光伏專委會開展了尋找最美中國老組件的活動。由行業(yè)專家組成的技術(shù)團(tuán)隊不遠(yuǎn)萬里走訪了位于中國12個省的偏遠(yuǎn)地區(qū)，先后對25個光伏電站共計超過200兆瓦、運(yùn)行了數(shù)十年的光伏組件進(jìn)行全面體檢，為世人揭開老組件的長壽之秘。
這些最美老組件歷經(jīng)炎熱、潮濕、寒冷和干燥等極端氣候的考驗(yàn)，至今仍熠熠生輝，堅持不懈、默默為偏遠(yuǎn)山區(qū)提供珍貴的電力。專家組發(fā)現(xiàn)采用基于雙面 Tedlar? PVF 薄膜的TPT背板，用20、30年前的工藝做的光伏組件仍然非常堅挺，還在正常發(fā)電，這都得益于高可靠的材料保障了組件的長期可靠性。
其中有一塊組件，接線盒外殼都已經(jīng)燒化，但經(jīng)過重新接線后，仍然正常工作。再如云南林場一批老組件，經(jīng)過現(xiàn)場戶外功率測試儀分析，已經(jīng)運(yùn)行 20年的老組件功率衰減共計約14.5%，年均功率衰減約為0.7%。同時，經(jīng)檢測，黃度b*值變化僅為1.6-1.8。
這些老組件都均采用了基于杜邦? Tedlar?PVF 薄膜的背板。而當(dāng)記者用手摸一塊僅僅使用了7年的劣質(zhì)非氟背板時，發(fā)現(xiàn)整個組件背板都已經(jīng)呈粉狀。“掐指一算”，從2009年敦煌10MW特許權(quán)招標(biāo)到現(xiàn)在，中國光伏電站正好處于“七年之癢”的階段。
“日久彌新，成就價值。這是杜邦光伏解決方案的價值所在。”杜邦光伏與先進(jìn)材料全球總裁徐成增說，“通常光伏電站的壽命被設(shè)計為25年，但實(shí)際上，優(yōu)秀的組件已經(jīng)證明了在惡劣環(huán)境下仍然能擁有超過30年的使用壽命?！?/p>
杜邦光伏與先進(jìn)材料全球總裁徐成增
杜邦在氟材料領(lǐng)域的研發(fā)將近一世紀(jì)，其中應(yīng)用在背板領(lǐng)域的Tedlar? 聚氟乙烯材料已經(jīng)有超過50年的輝煌歷史，以此材料發(fā)展出的雙向拉伸薄膜至今為止是唯一通過30年以上戶外實(shí)績驗(yàn)證的背板材料。
至于銀漿，從1990年開始杜邦的導(dǎo)電銀漿一舉將電池轉(zhuǎn)換效率推升到二位數(shù)，使光伏發(fā)電的商業(yè)化運(yùn)用成為可能，隨后在2011年前后，當(dāng)時低磷濃度擴(kuò)散電極技術(shù)從理論上可行，但沒人做得出來：原因在于傳統(tǒng)正銀漿料無法實(shí)現(xiàn)好的歐姆接觸。2011年，杜邦推出了革命性的產(chǎn)品杜邦?Solamet? PV17x系列漿料，引起業(yè)界轟動。其中PV17A是業(yè)內(nèi)第一款適用于低表面濃度摻雜即LDE擴(kuò)散工藝的正銀漿料，配合全新的擴(kuò)散思路，帶動整個光伏行業(yè)轉(zhuǎn)換效率邁上了新的臺階，Solamet? PV17x也被譽(yù)為神漿。
億晶光電采用專為PERC電池技術(shù)設(shè)計的杜邦?Solamet?導(dǎo)電漿料整合方案，于單晶局部背鈍化組件實(shí)現(xiàn)18.7%的轉(zhuǎn)換效率，60片電池的單晶組件功率可達(dá)到305瓦。(圖片由億晶光電提供)
隨著用戶要求更加“苛刻”，杜邦的“神漿”已經(jīng)持續(xù)開發(fā)到PV19x系列，此外，對于不同電池結(jié)構(gòu)與技術(shù)，杜邦也不斷引領(lǐng)行業(yè)創(chuàng)新，持續(xù)把效率提升，例如針對局部背鈍化電池(PERC)的整體解決方案，以及針對N型電池、HIT等前沿技術(shù)路線都有相應(yīng)的技術(shù)儲備。“我們能做的就是為未來可能出現(xiàn)的使命召喚而不斷地研發(fā)?！毙斐稍稣f。日前億晶宣布將杜邦的Solamet? 銀漿應(yīng)用與該公司的PERC電池中，成為業(yè)內(nèi)首批實(shí)現(xiàn)PERC組件批量生產(chǎn)的組件企業(yè)之一，杜邦用于局部背鈍化電池的整體漿料解決方案可幫助電池轉(zhuǎn)換效率提升0.15%。
分子與分母：杜邦的光伏公式
1920年，杜邦公司發(fā)明了著名的杜邦分析法，本來應(yīng)用于內(nèi)部業(yè)績考核的方法被全球各大公司追捧。即便是現(xiàn)在，那些代表人類未來發(fā)展方面的硅谷科技公司，用的大多也是這個誕生于96年前的“老辦法”。從那以后，杜邦就一直習(xí)慣性的用數(shù)據(jù)來說話。
那么在光伏行業(yè)，杜邦的算法是什么?
“光伏行業(yè)的共同發(fā)展目標(biāo)是平價上網(wǎng)?！毙斐稍稣f，“要實(shí)現(xiàn)平價上網(wǎng)，一方面要增加單位面積、單位瓦數(shù)的光伏電站發(fā)電量，另一方面要持續(xù)降低生產(chǎn)成本。”徐成增將其比作算式中的分子與分母，“分子”投資成本越低、“分母”總發(fā)電量越高，表示每度電的單位成本越低，也越接近平價上網(wǎng)。目前光伏行業(yè)普遍更加關(guān)注分子，而作為分母的長期可靠性(使用周期內(nèi)的總發(fā)電量)其實(shí)對投資回報更加重要。比如使用壽命從10年延長到25年，投資回報可增加30%以上。而最近一些使用未經(jīng)驗(yàn)證背板材料的組件，在安裝3-4年后就出現(xiàn)了大規(guī)模戶外開裂問題，對電站業(yè)主和組件廠都造成了巨大的損失。
杜邦在光伏行業(yè)最主要的兩種產(chǎn)品：
光伏背板與光伏漿料，恰巧處于算式的兩端，通過漿料技術(shù)的研發(fā)不斷提高光伏電池轉(zhuǎn)換效率、降低耗量;在保證可靠性的前提下不斷延長組件壽命，降低單位成本。
徐成增說，“10年前生產(chǎn)1GW光伏電池需要80噸銀漿，現(xiàn)在只需要26噸，到明年可以降到24噸，用量降低了70%。”通過研發(fā)，新一代的導(dǎo)電銀漿柵線越來越細(xì)、高寬比更好，單位受光面積增加，性能也大幅提升。
過去八年中，光伏漿料推出了120個新產(chǎn)品，將太陽能電池轉(zhuǎn)換效率提升了30%?！巴葪l件下，最新型漿料可以讓光伏組件多發(fā)30%的電量。”他補(bǔ)充說。
時至今日，杜邦的產(chǎn)品售價仍然會稍高于其它品牌的產(chǎn)品，但徐成增卻對市場形勢表示樂觀：“現(xiàn)在組件、電站投資企業(yè)都在談LCOE(度電成本)，我感到很欣慰。市場總是有階段性發(fā)展，但終究回歸理性，杜邦給行業(yè)有不可磨滅的貢獻(xiàn)，也給我們創(chuàng)新的動力?！?/p>
杜邦是業(yè)內(nèi)最早將推廣理念延伸至下游電站投資商的材料企業(yè)。在杜邦和業(yè)內(nèi)一批領(lǐng)先企業(yè)如臺虹、伊索、樂凱等背板制造商的推動下，中電投、中廣核等企業(yè)已經(jīng)充分了解關(guān)鍵材料如背板的重要性，而不僅從價格作為唯一的采購標(biāo)準(zhǔn)，這樣的轉(zhuǎn)變對國內(nèi)光伏行業(yè)的發(fā)展來說，是一大正面的提升。
解決問題的第一步就是承認(rèn)問題的存在。杜邦向業(yè)內(nèi)推出了免費(fèi)體檢服務(wù)，但讓電站投資商承認(rèn)自己的電站存在問題需要很大的勇氣。“加拿大的一家電站投資商，一開始也不給我們看，后來主動找我們，用了未經(jīng)驗(yàn)證材料的背板導(dǎo)致背板龜裂，我們一起探討了解決方案?！毙斐稍稣f，“
現(xiàn)在的實(shí)驗(yàn)室單一加速老化測試太溫和，不能匹配實(shí)際應(yīng)用情況。在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中，組件是同時經(jīng)受紫外、溫濕、冷熱應(yīng)力等考驗(yàn)的。杜邦推薦的測試方法是序列老化測試，也就是將紫外、濕熱、冷熱循環(huán)等加速老化測試按一定順序?qū)ν粔K組件樣品進(jìn)行測試。這樣可以更好的模擬戶外多種老化應(yīng)力，同時也具有可操作性。
通過序列老化測試，我們已經(jīng)可以模擬出了目前出現(xiàn)的背板戶外大規(guī)模開裂問題。這是現(xiàn)在的單項(xiàng)測試所模擬不出來的。對于目前很多背板商為降本而提出的背板材料減薄的做法，徐成增也有不同看法“必須要對應(yīng)組件安裝的環(huán)境、氣候條件，例如在中國西部的荒漠，風(fēng)沙磨損與紫外強(qiáng)度都很大，太薄的外層材料根本無法抵擋。”
徐成增提出了“健康三高”的目標(biāo)：高效、高可靠性、高投資收益。為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，1月1日，杜邦光伏與先進(jìn)材料事業(yè)部整合正式成立，把光伏背板和漿料業(yè)務(wù)合并在一起，為光伏行業(yè)的發(fā)展進(jìn)行更有針對性的創(chuàng)新。
“想要持續(xù)發(fā)展，可靠性必須得到保證，給投資者和政府信心?！毙斐稍稣f，“我給公司同事和業(yè)內(nèi)朋友講，我們既然熱愛這個行業(yè)，就要一起在光伏行業(yè)做到退休。
