1月15日,在苏州国绿新材料科技有限公司试验室,国家级海外高层次人才左晨东正指导技术人员测试一款最新研发的太阳能电池银包铜浆料产品。架子上,几百个大小不一的塑料瓶上标着不同的英文字母和数字。经历数千次反复试验和测试后,他们不仅打破了下一代异质结太阳能电池的电极浆料被国外垄断的局面,而且通过“银包铜”的形式,使电极线成本降低一半以上。
电极银浆是太阳能电池生产的核心材料,约占电池成本的15%。在苏州国绿的会议室里,一块块小型太阳能电池板上,一条条细如发丝的银白色电极线,如同“血管”密布在蓝色的硅片上,负责将因光照而产生的电流收集起来并传导出去。“这根线不仅要尽可能细,避免影响太阳光照射,电阻还要尽可能小,否则就会影响发电效率。”左晨东说,这也一直成为国内行业研究的两大难点。
20多年前,凭借优异成绩,左晨东获得美国三大理工学院之一的佐治亚理工学院全额奖学金,攻读材料科学与工程专业博士学位。之后,经过层层严苛选拔,先后在美国机构从事新能源材料的研究工作,并参与创办了先进材料公司,专注于太阳能电池电极银浆的研发生产,探索下一代光伏产业的革命性技术。
当时,光伏产业在国内如火如荼地发展,左晨东意识到,这是一个巨大的市场机遇,也是自己可以为国家贡献一臂之力的熟悉“水域”。妥当安排后,左晨东放弃美国优渥的工作条件和生活待遇,与妻子一起带着一双年幼的儿女举家回国,投身国内新材料创新创业大潮。
2019年,在先后去了20多个地方,看了50多家产业园后,左晨东在朋友的介绍下,怀着对“上有天堂,下有苏杭”的向往,前往苏州考察,并最终选择花桥经济开发区作为创业基地。
与传统的高温烧结型银浆相比,发电效率高达28.5%的异质结电池被视为下一代光伏电池的颠覆性技术,特别是与钙钛矿电池叠层,理论上可实现40%以上的发电效率。多年来,苏州国绿一直聚力推动异质结电池低温银浆产品的国产化,解决目前制约下一代电池发展的降本提效问题。
银是导电性最好的金属材料,铜是仅次于银的材料,但是银成本高,铜容易氧化——银包铜粉则具备两种金属粉体各自价格和稳定性的优势。在左晨东带领下,苏州国绿与银粉供应商进行深度战略合作,探究粉体低温烧结机理,通过银包铜粉技术,自主研发出成熟、稳定、性能优异的低温电极银浆产品,并具备快速匹配研发有机载体的能力,成功打破国际垄断。
“银包铜粉是采用先进表面处理技术,在铜微纳米颗粒表面沉积致密的银镀层,从而提升铜粉抗氧化性和导电性。”看着记者一脸疑惑不解的样子,左晨东随手拿起一罐装在一个类似灯泡的容器中的银包铜粉样品说,通过用银包铜粉取代银浆中的银粉,可以大大降低异质结浆料的银含量,压降电极线成本,更好满足国内光伏企业大范围使用需求。
就电极银包铜浆料来说,相关材料可能涉及纳米银粉、银包铜粉、无机助剂等几十种,涉及化学、材料、电子、物理等多学科内容,是一项庞杂的探索工程。左晨东经常凌晨三四点带着困扰他的问题从梦中醒来。从银粉,到银包铜粉,再到不断尝试降低银包铜浆料中的银比例,在内部数千次的配方开发测试后,产品性能终于逐渐达到预期。
在苏州国绿最新的银包铜浆料产品中,银含量已经可以从90%降到30%,实现15um以内的细线印刷技术。企业还开发了多套成熟有机体系,其自创的低温固化烧结技术,不仅固化时间短,而且不需要低温冷藏保存,并通过创新配方和生产工艺,解决了纳米银粉在大批量生产中的分散性问题。目前,产品已通过多家公司测试,性能达到国际领先水平。
新能源电池材料行业具有广阔的发展前景和巨大的市场潜力,但技术迭代升级快,创业者需具备长期布局的心态。“这需要注入耐心资本,只有根扎深,才能成长茁壮。”左晨东说。
“昆山服务”始终陪伴左右,昆山常态化开设“昆如意”人才学院,丰富人才生活,促进技术分享交流,帮助打通上下游产业链。左晨东说,在“免审即享”政策下,企业还便捷获得省级专精特新、高新技术企业培育等奖补资金,鼓舞了创新发展的信心。
(苏报驻昆山记者占长孙)