刘学森:为新能源车造“衣”钙钛矿光伏薄膜技术带来新突破 校友故事

发表时间:2024-01-23 02:05:34 来源:节能开发案例

  原标题:刘学森:为新能源车造“衣”,钙钛矿光伏薄膜技术带来新突破 校友故事

  纵观光伏产业技术迭代的发展史,创新、淘汰、升级、再创新不断循环,这一过程既残酷又迷人,每轮技术革命都会重塑原有竞争格局,催生着新的行业龙头。

  2019年启动预研,2022年1月华碧光能科技苏州有限公司(以下简称“华碧光能”)正式步入产业化发展,同年6月建成业内首条卷对卷柔性钙钛矿薄膜电池中试线MW),并投入到正常的使用中。在华碧光能创始人、2004级复旦-港大IMBA校友刘学森的带领下,公司明确以“柔性薄膜光伏发电能源解决方案提供商”为战略定位,以“让柔性薄膜光伏贴近生活”为目标使命,从新能源车场景入手,通过不断的自主技术迭代和持续创新,掀起一场新的光伏技术革命。

  2006年,华碧实验室正式创立,由复旦大学创投投资,成为中国第一家民办失效分析实验室,国内最大的司法鉴定机构,发展至今在全国各地已设有15个实验室,在对产品质量性能的检测、分析、鉴定、认证等方面得心应手,广泛服务于汽车电子芯片检测、半导体研发、机械工程设计、材料选型、质量评级领域,致力于为提升中国制造质量水平做出贡献。作为华碧实验室的创立者、同时也是华碧光能的创始人,刘学森始终初心不改,坚定地认为:“环境气候问题和国家双碳战略目标,正在加速光伏能源成为未来电力能源的主力,光伏产业机遇与挑战并存,提效降本需要新技术新工艺,质量稳定性可靠性成为新技术新工艺产业化落地的重点。”为此,刘学森带领团队,踏上0-1钙钛矿光伏技术产业化发展之路。

  与科研院所大多以技术为导向的研发不同,刘学森带领华碧光能的研发是从“场景”需求出发解决“技术”难题。在他看来,技术去寻找场景的研发,更贴近供给端,容易带来资源的浪费,且容易遇到技术的“死亡鸿沟”,而瞄准场景需求的研发,不断去解决技术难题,这样的一个过程本身就很有意义,而且更贴近需求侧,可为市场创造更多价值,某些特定的程度上更能落地。

  刘学森将华碧光能的探索路径分为了场景、方案、产品、工程、技术和理论共六个阶段,并开始了逐一攻破。场景需求端,他将目光瞄准了轻量化、移动便携的光伏能源增量市场。“随着新能源车逐步替代油车,里程焦虑和充电焦虑的问题日渐明显,充电桩和移动充电宝不能解决充电难、充电烦的问题。”刘学森认为,“用户要一款能够解决充电焦虑,让充电随时随处,且高效、稳定、安全、简便的充电解决方案。柔性薄膜光伏技术或将成为解决这一问题的重要突破口,经过可行性研究和持续的技术摸索与验证,我们聚焦到了新一代柔性钙钛矿薄膜光伏发电技术。”

  一直以来,产业的持续发展离不开行业技术的更迭,光伏产业从第一代晶硅电池到第二代非晶硅、铜铟镓硒、碲化镉薄膜电池,再到当下热门的以钙钛矿为引领的各类第三代电池技术竞相登场,新技术、新材料、新工艺始终是光伏产业永续向前不变的旋律,但新技术的寿命、稳定性、可靠性是产业化发展的核心难点,而华碧光能不惧挑战,其所选择的正是从技术落地和产业化落地两大方面进军光伏能源市场。

  之所以选择钙钛矿,“钙钛矿并非是一种矿,而是一种具有ABX3型结构的化学合成物,用于钙钛矿电池的核心吸光层,因为组成金属卤化物钙钛矿的碳、氮、氢、铅、碘是自然界中最常见的元素,所以原料成本低易制得,另外钙钛矿还具有可柔、可透明、可调色、可发光、可互叠等可设计性,可满足和实现更多场景需求。”基于钙钛矿优秀的材料特性,刘学森在2019年带领团队开始了材料配方、工艺、关键设备和制备流程的研究、设计和论证,确定了卷对卷和柔性钙钛矿薄膜的技术路线月份投资建设了国内首个卷对卷柔性大面积钙钛矿光伏发电薄膜10MW中试产线cm超大面积柔性光伏发电薄膜。该发电薄膜具有极致轻、极致柔、极致薄、可剪裁、可拉伸、可修复、发电成本优等性能特点,未来可实现“车衣”形式,解决新能源车充电难、充电烦的问题,装上这款“车衣”,初步预测日晒一天的新能源车可增程50-80公里。

  相比较刚性片对片钙钛矿的工艺路线,华碧光能选择了一个技术难度更高,但也更精益的创新工艺路线和⸺柔性卷对卷钙钛矿。刚性片对片钙钛矿设备及工艺可以从传统晶硅光伏产业链配套迁移,但是柔性卷对卷钙钛矿,华碧光能是国内首创,虽然产业链配套尚在初期,但协同度高,且可实现连续均一成膜、超大面积制备、生产载能更低更环保、生产所带来的成本更有优势。据了解,目前发展该工艺路线的企业全球只有四家,产业化进展数华碧光能领先。

  为此,刘学森创新构建了五大技术货架(材料、设备、工艺、器件、系统)、三大支撑系统(研发管理系统、失效分析系统、知识管理系统)、一套敏捷运作机制(研发积分机制),面向场景和产业化,聚焦0-1技术开发,将华碧光能打造成了一个蜂群式敏捷研发组织,构筑起了华碧光能极具特色和竞争力的研发实力。“简单来说,就是设备、工艺、材料等要同时开发。没有的设备,我们就自己设计开发;没有的材料,我们就自己研制。”也正是在这样的开拓进取、坚韧不拔、自主持续探索下,华碧光能走出了一条“材料配方+制备工艺+关键设备”三环联合的产业化自主创新发展之路。

  “所谓技术货架,就好比是将新技术当作货品一样按照类别放在货架上,当场景需求明确后,可以在货架上选择性能匹配的技术方案去集成,来满足更多场景需求和应用。华碧光能围绕场景和产业化目标,将从始至终坚持自主创新发展,不断迭代升级技术方案,让柔性钙钛矿薄膜光伏贴近生活,为社会持续创造价值。”

  截至目前,华碧光能已申请有30多项专利,其中,发明专利13项,软件著作权6件,在材料、工艺、器件、设备和技术五大方面实现了全面的专利布局,充分构筑“硬实力”。“未来,我们还将计划申请300多件专利,在柔性钙钛矿产业化中持续创新升级。”在刘学森看来,无论是华碧光能,还是行业本身,一切都还只是刚刚开始。

  随着行业的持续不断的发展,业界对钙钛矿的认知愈加全面和深刻,更多初创公司开始不断涌现。“目前在位的钙钛矿企业都还在‘黎明前的一刻’,且多定位在集中式光伏电站和分布式屋顶光伏市场,实现该场景突破的重点是解决寿命、稳定性和降本增效。”反观华碧光能,2022年6月启动10M瓦卷对卷柔性钙钛矿薄膜产品的试产,即预示着团队正在加速迎接曙光,瞄准着产品特性下的增量市场,战略性错开与刚性光伏产品的直面竞争。在刘学森的“三步走”计划中,华碧光能将先从轻量化移动消费光伏产品做起,再进入轻量化建筑光伏领域,再进入新能源汽车领域。值得期待的是,在今年年底或明年年初,华碧光能即将向消费电子户外用品的合作伙伴提供样品,为市场带来更多用电体验。

  作为一名企业家,如何带领团队往一个方向走?对此刘学森同样颇有心得:“首先是‘组织一思维’,让各位明白光伏能源事业的价值和意义;其次是‘合伙人文化’,让创造者成为华碧光能的主人,价值与荣辱共享;最后配套员工奖励和利润分配机制,从实际出发,着眼当下。”

  这些经验一部分来源于实践所得,另一部分跟刘学森早年的求学经历同样不无关联。可以说,刘学森的创业梦是从复旦启程的:“临近毕业的时候,我有了创业的打算,然后就去申报了创业资金,建立了华碧实验室的雏形。”,在过去的十余年中,从复旦走出了无数优秀企业,其中不乏上市企业、世界百强,而这些成功的科创探索者们也成为了刘学森学习的榜样。

  所当乘者势也,不可失者时也。在“十四五”时期双碳目标的关键期和窗口期,也是光伏新技术发展的重要战略机遇期,刘学森期待带领华碧光能在钙钛矿领域以持续的科学技术创新引领行业发展,推动光伏行业高水平质量的发展,让柔性薄膜光伏贴近生活哦,让光伏真正走进千家万户。

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  「科创新势力」是复旦管院校友中心推出的校友故事栏目,邀请在科创领域的优秀校友,分享他们一路走来的心路历程以及对行业、对科创的思考,与关注科创的校友们分享经验。

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