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“这才是本命”:多晶硅太阳能电池的开发

Assen1年前 (2024-03-18)企业经营管理589

最后讲一讲太阳能电池的开发。

现在京瓷正在生产太阳能电池,但着手开发是30多年前的事情。因为有第一次石油危机的教训,开发能够替代石油的新能源成为话题。当时人们认为,作为替代能源,应该利用天然的清洁能源,所以全世界都开始研究太阳光发电。当时太阳光发电已经存在,但因为成本太高,所以在一般的商业上无法使用。为了解决这个问题,世界上有很多企业都开始了研究开发。

京瓷也同松下、夏普等合作,建立了京瓷具有主导权的合资公司,进入了硅结晶太阳能电池的研究开发。

当时我们使用的技术叫EFG法,就是将通红的熔融的硅溶液成丝带状提曳卷取。在这之前,一般都是从硅熔液中块状提取,然后切成薄片形状。这样做成本就很高。当时我就想到一开始就从熔融的硅中提取片状的硅结晶物,根据这一创意,与松下和夏普协商,共同成立了合资企业。

但是,开发工作进展很不顺利,为此,松下和夏普都要求退出这个开发项目。因为这是京瓷握有主导权的公司,不应给合作者添加麻烦。因此,京瓷买下了其他公司所持有的全部股份,单肩独挑,继续研发。

此后,虽然持续赤字但我们坚持研究,最终将硅结晶以丝带形状提取成功。我们还制造了几台卷取硅结晶的自动化机器,排列在滋贺工厂里,开始了小规模生产。但是因为光电变换效率低,成品率也低,虽然辛苦却没有效益。

恰好当时有一家德国的硅生产厂家来访问京瓷的滋贺工厂。他们说:“你们是使用硅的丝带状结晶制造太阳能电池,而我们是制造多结晶铸块。”

多结晶是将各种结晶混在一起,虽然变换效率更差,但生产效率高、成本低。“用这种方法可以低价制造,京瓷是不是也可以试试。”他们对我们公司的技术人员提出了建议。

接受这项建议后,工厂的年轻研究员认真做试验,发现多结晶也能做出具备优良性能的东西,于是跑到我这里来报告:“社长,我们原来以为多结晶做不出有用的东西,但经过试验,做出的东西性能良好。”

太阳能发电的原理是,将太阳光照射在硅上,筛选吸收光能的电子,从而提取电力。具有许多结晶的多晶硅也有电流发生,但在结晶的界粒上电流被切断,得不到良好的发电效果,所以大家认为多结晶无法使用。但我们公司的年轻研究员经过各种试验,做出了具备良好性能的东西。“做了什么样的试验?”我刨根问底,追究原因。

研究员为了减少结晶表面的反射,使用等离子体CVD装置(加电压分解瓦斯,在结晶表面堆积形成薄膜的装置)来形成防止反射的薄膜,为此进行了各种实验,这时偶然发现,电流很容易就通过了界粒,因此,性能就变得良好。他们这么解释。于是我就叫他们“再做一次实验”。实验出现了相同的结果。“就是它了!”这时候我来了灵感。

在滋贺工厂,排列着一排花费高额投资制造的丝带状结晶提取机,准备投入批量生产。但灵感告诉我:“就是它了,干多结晶吧,这才是本命。”丝带状结晶提取机全部报废,成了一堆废铁。

但是,我们没有制造多晶硅的技术,我们就去德国买了一台多晶硅铸造炉,开始在企业内制造多晶硅铸块,并由此进入了太阳能电池的批量生产。

2000年时,薄膜太阳能电池已成为主流,那个时代没人相信多晶硅可以使用。在这种情况下,下决心干多晶硅需要极大的勇气。但从这以后,这项技术被使用在全世界的多晶硅太阳能电池上,多晶硅变成了主流。太阳能电池的潮流转向了廉价的多晶硅,市场大幅扩展。

可以说,这一转换的契机就是从京瓷批量生产多晶硅开始的。这么说一点也不过分。

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