从“毫克级配方”到“吉瓦级产能”：一支光伏团队的14年长跑
在光伏这一全球竞争最激烈的赛道，中国企业已贡献了全球大部分产能。然而，在规模优势之外，如何提升自主创新能力、实现源头技术突破，始终是行业关注的焦点。
中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究员叶继春团队用14年时间，从实验室的“毫克级配方”走向产线的“吉瓦级产能”，从应用基础研究到量产装备技术开发，为这一问题提供了新的答案。
叶继春（中）与团队成员研究高效TOPCon晶硅太阳电池。宁波材料所供图
算清“毫克级”账本
在光伏电池中，银浆已成为占比最高、对市场价格波动最为敏感的“吞金兽”。当前正处于光伏行业微利时代，每瓦哪怕只减少0.1毫克用量，对吉瓦级产能的企业而言，都意味着千万级别的利润。
突破的切口，始于正面电极的一个“减法”：用高精度钢板替代传统丝网印刷。实验室理论测算证明，只要满足低接触电阻的前提，降低线宽不仅能提升效率，还能显著降低银耗。激光诱导增强接触技术（LECO）已能显著降低栅线接触电阻。叶继春团队通过前期对LECO的系统研究，揭示通过调整优化浆料配方和诱导形成高密度银晶可以形成极低接触电阻率，满足钢板印刷细栅的要求。
但技术一碰产线，现实问题接踵而至：栅线宽度和间距如何设计？不同结构电池的浆料及LECO工艺怎样调试？钢板寿命如何延长？
“企业最关心的是综合成本，不是单点指标。”叶继春团队博士生杜浩江回忆。团队没有停留在理想状态，而是做了大量微观表征与工艺调试，通过理论模拟与上百次实验迭代，最终锁定了钢板印刷的工艺窗口。
背面的“减法”同样需要精密计算。传统隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）电池背面全覆盖多晶硅虽利于钝化，却会吸收长波长光造成寄生损失。然而，“去多少、留多少”直接影响效率与成本。研究发现，去除部分多晶硅虽对载流子传递有微弱影响，但整体效率上升，最终将最佳覆盖比例精准锚定在约44%。这一设计不仅降低了寄生吸收，更使电池双面率跃升。
技术落地的“最后一公里”，往往卡在“经济性验证”。团队将研究成果向《焦耳》投稿时，审稿人提出尖锐质问：新技术与现有产线兼容性如何？经济效益提升多少？论文第一作者杜浩江没有用纯理论来回避问题，而是建立了一套严密计算模型，将栅线设计、效率波动、钢板寿命、银浆节省量、激光成本、良率波动等变量全部纳入，用详实数据证明了方案的可行性。
在高强度科研攻关中，杜浩江也是受益者，不仅发表多篇高水平论文，科研能力也已能独当一面。他说：“看着技术真正在产线落地，那种成就感是无与伦比的。”
跑出原创速度
十年前，中国光伏产业还依赖国外的原创装备与技术，国内创新多集中于生产优化。在晶体硅电池领域，只懂材料不懂设备，原始创新难以落地。叶继春团队认为，必须打通“理论-材料-工艺-设备”闭环。2018年，团队攻关管式等离子体增强化学气相沉积（PECVD）技术时，遭遇多位“技术大咖”的不信任：“欧洲人都没做出来的设备，一个小团队怎么可能做成？”
叶继春带着前期数据拜访了多家装备企业，最终说服一家企业进行联合开发，并展开高强度攻关。在项目初期，问题千头万绪，叶继春带领多位核心成员直接驻扎现场两个月；每晚9点开复盘会，总结数据、出具方案，常讨论到深夜十一二点。团队最终解决了石墨载舟防导通设计问题，稳定了等离子镀膜环境，开启了管式PECVD在导电薄膜生长中的新应用；先后攻克无爆膜非晶硅、纳米氧化硅/掺杂多晶硅的三合一工艺、梯度掺杂多晶硅膜层、碳/氮元素掺杂多晶硅等多项技术，并成为行业量产标配。
叶继春团队主导开发的管式PECVD设备目前已成为占据TOPCon市场份额56%的主流技术路线，直接销售额突破70亿元，带动组件销售额超2000亿元/年。
从过去“一线厂家告诉团队设备怎么用”到如今“团队告诉厂家怎么造设备、怎么提效率”，叶继春团队完成了角色转换。他们主动拜访国内装备公司，在国产装备基础上开发新材料、新工艺，持续产出引领性成果。
下一步，叶继春表示，团队将锚定三个维度的目标开展工作：一是继续挖掘TOPCon潜力，通过多维度协同创新逼近理论极限；二是推动TOPCon与背接触电池（BC）技术融合，解决若干BC技术指标不完美的问题，拓展分布式应用场景；三是布局叠层电池，利用TOPCon兼容高温工艺的优势，为技术升级预留通道。
保护好创新的种子
中国光伏产业已形成制造优势，原创能力也在逐步增强。然而，原创技术如何获得与之匹配的回报，仍是重要课题。
长期以来，光伏领域技术扩散极快，一项创新产业化后往往很快被广泛借鉴。这种生态虽推动了技术普及，却让创新者难以保持领先优势。很多企业聚焦于生产管控，通过抄袭补齐技术短板，加剧了同质化竞争和产能过剩。
对坚持走向“无人区”的初创团队而言，创新技术被抄袭，便无法获得资金回报以持续创新。叶继春团队的另一项工作——“激光边缘隔离装备及全套技术”就遭遇了此类困境。
2024年5月，团队敏锐发现半片电池存在裂片导致的功率损伤严重、边缘钝化修复成本高昂等痛点。经过内部激烈讨论，叶继春仍坚持在有限资金条件下组建团队开展工作。团队从原理出发，通过系列创新，实现了组件功率显著提升、装备价格大幅下降，率先推动了激光隔离技术及装备的商业化应用。项目从2024年9月进驻中试线，到2025年9月产生行业首个订单，历时仅一年；随后该技术被晶澳、天合、通威等头部企业接受，产能达100多吉瓦，直接带动设备销售超2亿元，间接带动组件销售700多亿元（按每瓦0.7元计）。
然而，随着技术被头部企业接受，行业“一夜之间”涌现出十余家同类产品公司。这一局面使叶继春及其初创公司无力应对，只能眼睁睁看着“竞争者”通过仿制技术“合理”进入电池制造企业。
这一现象从量产装备到电池技术均有存在，成为制约中国光伏原始创新进一步发展的关键因素。“如果不做好知识产权和商业秘密的有效保护，原创团队迟早会难以为继。”叶继春呼吁，只有尊重知识产权，才能保护好创新的种子。
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