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与时共进,创造科学奇迹——杜邦公司改变商业模式,推出整体光伏解决方案
发表于:2012-03-06
编者按:我们在对企业定义时,经常会用到“国际化”和“庞大”等字眼,但对于杜邦公司来说,最为贴切的莫过于“科学的”。“杜邦是一家科学的公司”是几乎所有杜邦员工对自身企业的描述。杜邦公司成立于1802年,最早生产黑火药,经过两百多年的发展,现在是《财富》世界500强企业之一。70年前,他们为世界带来了尼龙,尼龙丝袜和特富龙®不粘锅让全世界的女人着迷;60年代,阿波罗登月计划中的宇航员穿着21层夹层制成的太空服中,20层是由杜邦提供;现在,杜邦公司正推进“包容性创新”,以助解决全球所面临的最严峻挑战:即为世界提供充足健康的食物、减少人们对化石燃料的依赖,以及保护生命与环境。杜邦正与合作伙伴一道,运用在微生物学、发酵、高分子科学和电化学等方面的技能,帮助世界实现从化石燃料到使用更可持续的替代能源的转变,以及开发众多有助于保护生命和环境的材料。加大光伏材料的生产和研发,是因应这一全球策略的重要举措之一。

这将给光伏这样一个未来将替代石油和煤炭的产业带来怎样的推动?

群雄林立的光伏企业中,杜邦的优势十分明显:全球几乎所有的光伏企业都是它的客户,或者用过它的产品;根据资料统计,目前全球安装的光伏组件中,70%都有杜邦的材料在其中。业内在评价杜邦时,几乎一致认为杜邦对材料尤其是氟材料的研究已经达到了超一流的水准,超出竞争对手至少一个时代。而诸如封装、银浆等材料,在市场上也均占据领先地位。

杜邦此前并没有将几乎覆盖光伏全产业链的各种产品打包以便给客户整体的解决方案,但随着光伏产业的迅速发展以及越来越多的客户有多样的需求,杜邦也在继续保持各个部门独立研发的同时,开始提供整体的解决方案。

杜邦的发展史:从火药厂商到科学公司
1802年,一位名叫埃留特雷·伊雷内·杜邦的法国移民在美国特拉华州威尔明顿市创建了杜邦的第一家工厂。19世纪,杜邦主要是一家生产黑火药的公司。步入20世纪,杜邦家族开始了多元化经营,20世纪中叶,杜邦已经成为一家全球性的化学、材料和能源公司。如今,杜邦公司的业务遍及全球90多个国家和地区,以广泛的创新产品和服务涉及农业与食品、楼宇与建筑、通讯和交通等众多领域,已然成为一家经营范围广阔的科学公司。

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:发展单氟技术50
杜邦之所以在背板材料方面占有领先优势,原因在于由单氟(聚氟乙烯)材料构成的Tedlar® PVF在表面处理,粘接强度及其耐久性,耐湿热,耐化学品,撕裂强度,不含增塑剂方面的特性都超过双氟材料(聚偏氟乙烯PVDF),是最佳的易粘接性户外表面保护薄膜材料。而Tedlar® PVF材料全球只有杜邦可以生产。不可思议的是,Tedlar® PVF技术诞生于1949年(之前一年杜邦还发明了PVDF),并在1961年将其商业化,这意味着在50年间仍然没有竞争对手可以复制杜邦的技术。这听起来更像是天方夜谭,但杜邦真的做到了。

杜邦光伏氟材料全球营销总监马兰博士说:“从单体生产,树脂聚合,薄膜制造,再实现量产,投资巨大,对技术要求高,属于资本技术双密集型产业,而且设备生产和整体建设要花很长时间,这三个难点限制了很多人不易轻易进入。”资金、技术、时间成本限定了可能的竞争者很可能是与杜邦同一级别的化工企业,但要和杜邦这样让人望而生畏的对手竞争,必须在成本,技术或性能方面更具优势。

杜邦在化工方面的研究始于上世纪初的业务转型需要,初始研发并非以盈利为目的,而只作为未来可能的业务拓展。到目前,杜邦有9500名科学家和技术人员进行包括光伏技术在内的研发工作,即使是氟材料一项,也被细分了很多部门,其中有个部门是专门负责Tedlar® PVF材料的研发,不断提高PVF材料的性能。

“有些研发工作不会收到立竿见影的收益,但我们坚持去做是希望给新技术予以支持,并给这个行业更好的保护材料。”马兰博士说。

经得起考验
杜邦的发展理念是以科学为基础,在商业模式上则以材料为基础,但我们往往忽视杜邦在依靠材料特性而进行的商业拓展方面的努力,让包括Tedlar®背板材料、Teflon®前板材料等杜邦产品走进视野。经过五十年的发展,Tedlar®被应用到各个领域作为表面保护薄膜,如飞机内饰膜、建筑外墙金属板、桥梁拉索和化工管道保护胶带、户外标识保护膜都有Tedlar®的身影。正因为杜邦将材料的性能推广得如此深入人心,三十年前美国JPL实验室开启大光规模平板晶硅组件项目研发时,参与开发的光伏组件公司最终都选择了Tedlar®背板。

马兰博士说:“我们的客户背板制造商目前提供TPT™ (Tedlar® / PET / Tedlar®)和TPE(Tedlart® / PET/Tie Layer)两种背板,TPE的成本较TPT™ 低一些,但为了在恶劣条件应用或为了减少组件失效风险,我们还是极力推荐客户购买TPT™ ,因为这是经过几十年的时间验证的。”

杜邦回收了二十多年前安装于户外的晶硅组件(如下图所示,其封装形式为玻璃前板/封装材料/TAT背板,T即是Teldar®),进行功率衰减的分析,发现其功率依然可以保持92%,并且通过IEC湿漏电绝缘测试)。双层Tedlar® 背板是目前唯一有证据显示可以经受超过25年各种环境实绩验证的背板材料,目前仍未有其它产品能超越此项纪录。

不要小看“证据”两个字,在与系统集成商的交流中,他们都对薄膜组件的应用情况表示赞赏,在恶劣环境下稳定发电能力超过晶硅电池,但他们表示,没有大范围地使用薄膜组件的一个重要原因就在于缺少薄膜电池能够稳定运行25年的证据。

使用Tedlar®薄膜的背板能在全天候环境下提供长久耐用性,确保光伏组件在预期超过25年的使用寿命中能有稳定、高效率的性能表现,进而降低太阳能计划的发电成本并提高投资报酬率。

杜邦了解材料对材料产品进行一系列的测试,研究材料性能如何影响模块性能,以及最终如何能够改善组件性能。目前为止,杜邦已经测试了一系列包括使用Tedlar®薄膜的背板产品与没有使用该薄膜的背板。每项产品都在相同的结构与条件下,经过一系列严格的关键性能评估、曝露测试和外观检测,以取得最真实的对照比较。

结果证明了一切:曝露在紫外线(UV)与湿热环境下,Tedlar®均较其它背板材料更耐脱层、黄化及老化。以下是一份测试结果的摘要可供参考:

图:PET背板的失效模式


扩产与风险管理并重
如果杜邦在2007年做了更快的大量投资的决定,也许现在市场上仍然很难看到其它背板品牌的身影。笔者记得在北京的光伏展上,一位组件厂老板满头大汗的不停电话联系TPT™ 的渠道,并对笔者说:“没办法,客户只认TPT™ 的背板。”面对稍纵即逝的时局,系统集成商和组件厂商无奈之下达成了妥协。杜邦的马兰博士坦承当时并没有意识到市场的增长如此之快。“我们的产品卖完,客户只能选择代替材料。”

杜邦对长期投资和稳定发展有通盘的考虑,对风险也有深刻的认识。200年来,几乎一直处于技术领先地位的杜邦面临着无数的诱惑和抉择,但一直注重长远规划和风险管理。历史总是惊人地相似,光伏行业也是由于疯狂扩产与市场急冷的对冲而大幅度过剩。100年前杜邦选择了介入其它领域以降低行业波动带来的影响;100年后,杜邦早在过剩前就制定了可控的扩产计划,并按部就班的实施,即使是2008年金融危机和目前行业低谷也仍然无法延缓杜邦的脚步。

作为全球领先的太阳能产业材料供货商,杜邦公司已在2009公布了杜邦™Tedlar®聚氟乙烯(PVF)的产能阶段性扩张计划。将使制造Tedlar®薄膜所需的单体(monomer)和树脂(resin)的产能大量提高。现阶段杜邦公司已经选定,在美国肯塔基州刘易斯维尔和北卡罗来纳州费耶特维尔的工厂进行Tedlar®产能扩充计划,并开始分别建立生产单体和树脂的全新设备,计划在2010年中开始投产,计划产能于2011开出,以供应市场需求。

为了迅速跟进市场并贴近市场需求,杜邦也在全球与领先的背板制造商展开合作,为其提供Tedlar® 薄膜原料或相关背板制程技术,协助背板制造商制造以Tedlar® 为基础的光伏组件背板。

例如,杜邦开发了专为太阳能模块背板所研发的Tedlar® PV2400 PVF薄膜与处理技术,与日本凸版(TOPPAN)公司签订专利授权合作,2010年下半年推向市场。这种新颖的技术让背板能以单一步骤量产,是杜邦大幅提升杜邦™ Tedlar®薄膜与背板产品供货与延长太阳能组件寿命的关键因素。
此外,在2011年中,杜邦也与台湾最大的光伏背板厂商台虹签订TPNext®专利授权合作。TPNext®这项专利层合背板技术,由Tedlar®薄膜、聚酯以及杜邦独有之挤压涂覆黏着层所组成的,可减少有机溶剂胶粘剂的用量,并带来与EVA封装材料优异、稳定的粘合力,以及较佳的耐紫外性能。TPNext®层合背板为单层保护的背板,用来搭配补足一般业界使用标准的TPT™ (Tedlar®薄膜、聚酯薄膜、Tedlar®薄膜)结构的背板。

整体解决方案:成本与价值兼顾
提到成本,马兰博士说杜邦将会在价格方面努力以适应市场的走势。“现在硅料价格降得很多,其它材料比重越来越大,我们看到市场有降价需要,我们也做出相应的努力,但我们终究不能单独以低价取胜而不重视质量。我们开发研究不仅从产品性能方面去提升,也在降低整体系统成本方面做了很多工作,重要的是产品价值的体现。 杜邦作为领先的材料供货商,一直把质量作为我们的责任,我们在尽力通过我们的技术和创新来促动光伏行业的成本下降。我们也举办了组件效率衰减相关的研讨会,就是想让大家知道材料是关键,不管哪里生产的组件,10-15年就坏了这样对整个行业都没有好处,只有通过产品的长期质量可靠性和耐久性,光伏行业才能真正早日实现平价上网, 只有这样光伏行业才能早点摆脱依靠国家补贴发展的印象。”

目前对杜邦有利的一点是中国出台上网电价后,补贴政策越来越趋向合理。投资者开始考虑长远的收益。“所有的光伏企业的目标都是达到平价上网,有的是直接的,有的是间接的,虽然由于产品的技术含量和开发的投资,我们的材料初始成本会高一些,但大量的数据显示,最终成本和发电成本是会更便宜的。”

我们也看到,杜邦在进入光伏行业后,也努力地尝试做出改变以适应发展需要。之前杜邦的Tedlar®、银浆都处于行业领袖地位,但不同的产品是进行独立的宣传。马兰博士所带领的整体解决方案部门正是为了整合优势资源,对外提供整体的解决方案,对内在保持各研发、生产部门独立的前提下,促进各部门间的相互配合。

一个非常能体现杜邦整体解决方案的是杜邦新开发的Teflon®前板材料,用Teflon®替代玻璃前板,同时背面使用高刚度的Tedlar®背板,这个产品主要是针对屋顶开发,轻质(无铝边框和玻璃)、便于安装是它的最大特点。据马兰透露,美国的一家客户已经开始将这个Teflon®前板材料和Tedlar®背板组合的产品方案应用于晶硅组件,将组件直接粘到屋顶上。

此外,我们也正在和英利绿色能源合作聚合物边框组件,目前已到最后测试阶段。这种新型的聚合物边框,根据聚合物的加工优势和材料特性,对结构进行了调整和优化,把接线盒和连接线集成到到边框中,可以在安装时避免过多线缆以及接地的繁琐,另外也可以降低光伏系统的重量,整体上减少光伏系统安装和材料成本。

在光伏电池转换效率的提升上,杜邦更交出漂亮的成绩单,杜邦™ Solamet® 金属浆料,每年以0.3%的效率提升,并于过去五年内推出21项新产品,更在今年宣布收购Innovalight公司,该公司专门于先进的硅墨及工艺流程技术,可用于增加晶体硅光伏电池的效率。

Innovalight,已开发出创新专利的硅墨产品、工艺流程技术以及一连串可预期的产品。硅墨用与杜邦™ Solamet® 金属电极浆料结合,可提高由太阳光转换产生的电流量,并使制造优异的选择性射极(Selective Emitter)光伏电池成为可能。根据业界预估,选择性射极的技术可在2013年达到晶体硅光伏电池产能占比的13%,并在2020年达到38%。

Innovalight具备光伏装置相关的深度知识、硅技术以及选择性射极技术,杜邦公司则展现其在材料科学、生产制造能力以及与全球市场接轨的专长。透过合作与不断创新,双方将一起扩大并加速满足客户的需求和解决当今的能源挑战。
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