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产学研力推企业突破产业高端瓶颈

发布时间:2013-01-13 00:00   作者:   来源:武汉大学中国产学研合作问题研究中心

产学研力推企业突破产业高端瓶颈

发布时间:2013-01-13 作者:周烨 信息来源:中华工商时报 提供者:龙玎

    中华工商时报1月11日消息,近日,从广东深圳市捷佳伟创新能源装备股份有限公司传来喜讯,作为一家高速发展的光伏产业专用设备制造商,仅仅半年就成功开发了国内首台专用于大规模高质量ZnO半导体透明导电薄膜材料生长的量产型MOCVD设备,此举意味着我国民营企业率先突破了在LED行业上游工艺装备领域的国际设备巨头的技术壁垒,填补了我国在LED行业没有关键材料设备制造能力的空白。那么,捷佳伟创公司是如何在美国双反政策、国内市场多种因素所制造的中国光伏产业的严冬里,实现了从光伏装备向LED照明高端装备制造业的跨越,并一举站在了行业制高点上?

    这一切都要从广东省科技厅的一次产学研合作牵线说起,捷佳伟创在迫切寻求新技术的紧要关头,遇到了在LED照明战略新兴产业上游工艺装备领域拥有世界领先技术的中山大学佛山研究院,强强联手的产学研机制就这样高效运作起来。此后,便实现了我国在LED照明上游装备领域的量产型ZnO基MOCVD设备零的突破。

    装备制造企业和高校的“产学研联姻”

    捷佳伟创公司是一家高速发展的光伏设备及绿色能源产业专用设备制造商,是国内太阳能光伏装备方面的龙头企业。公司凭借独特的企业文化,多年来在光伏产业高端装备国产化的道路上默默集聚了强大的技术实力、人力和财力,管理、制造、市场运营和服务经验丰富,拥有完善的工程技术、物料采购、生产加工、组装调试等生产制造体系。短短几年时间,公司从几十万元人民币起步,到实现产值十多亿元人民币,快速成长为成为光伏装备领的绿色装备巨人。同时,捷佳伟创一直关注国内外MOCVD技术发展,部分参与项目研发人员曾从事过较长时间的十五“863”攻关项目GaN-MOCVD设备6片机的研究,承担了其心脏部分反应器的攻关研制,获得了中试验证,并受到了科技部领导的鼓励。公司现有成熟设备中的某些技术与MOCVD设备中的一些有类似之处,如簿膜生长的热场、气氛场、真空的获取与测量、气源的传输;其差别就是要求没有那么高、精、快、工艺生长过程相对简单些。通过对技术及市场的调研,基本掌握国外ZnO-MOCVD设备发展的技术现状,了解设备工艺基本原理。面对光伏产业的严冬,为了拓展公司在LED照明等光电行业方面的应用市场,捷佳伟创不停地在寻找光电方面的合作伙伴。 位于广州市珠江之滨的中山大学十分重视LED照明领域技术研发,引进了一大批海内外专业人才,如科技部863重大项目总体专家王钢教授,国家级高层次人才教授汤子康教授等,并成立了中山大学半导体照明系统研究中心(以下简称“中心”);针对ZnO宽禁带半导体材料领域,建设了“光电化合物半导体材料与技术创新平台”。

    2008年,中心与佛山市政府合作成立了中山大学佛山研究院(以下简称“中大佛研院”),组建了涵盖材料物理、光学、化学、微电子、分析测试等各学科人才的科研团队,在ZnO透明电极材料生长、器件制备等方面取得了多项核心专利,突破现有LED器件中以日本独占的Ni/Au透明电极和台湾独占的ITO为透明电极的专利壁垒。但当时技术的量产推广卡在ZnO基MOCVD量产装备的制造上。由广东省科技厅领导的牵线搭桥,中大佛研院和捷佳伟创强强合作,历时半年成功开发了国内首台专用于大规模高质量ZnO半导体薄膜材料生长的量产型MOCVD设备。其成本远低于国外进口设备,外延生长的氧化物薄膜性能与进口设备相当,使用该设备生产出的Ga掺杂ZnO薄膜具有优异的透明导电特性,特别是具备非常好的热稳定性和较低的工作电压,适于蓝光LED芯片的应用。该设备的研制,突破了国际设备巨头的技术壁垒,形成自主知识产权的MOCVD关键设备制造技术,可以说,是企业和高校强强联合的一次完美联姻。

    上游装备国产化助推LED照明产业

    LED照明以其节能、环保、长寿、安全等特点,成为备受各国推崇的战略性新兴产业,我国是国际上LED照明下游应用产品最大的制造基地,但是与很多传统产业一样,“中国制造”与世界市场联系日益紧密的同时,“中国装备”却难以装备“中国制造”,两者距离越来越远,在LED照明技术含量最高、最关键的材料外延和芯片的装备制造的上游产业环节,与世界先进水平相比存在一定差距,限制了我国在高端应用产品的开发,阻碍了我国LED照明向通用照明领域迈进的速度。LED芯片目前以高功率、高亮度、高集成度小尺寸LED产品为发展重点,这对LED芯片的光萃取效率要求越来越高,开发具有大的临界出光角度,高可见光透过率、高可靠性的透明电极(TCL),成为未来LED提高光萃取效率的发展趋势。以ZnO为代表的新一代透明电极,具有良好的电导率,极高的可见光透过率,极高的材料稳定性,且对环境友好可持续发展,代表着未来LED芯片透明电极发展的趋势。ZnO生长设备主要为MBE、MOCVD、溅射机和PLD等小型研究性设备,生产成本比较高,其中,采用MOCVD设备成膜速度快、大面积、均匀、多片一次生长、符合产业化的发展要求。但是,目前利用量产型MOCVD设备大规模生产ZnO透明电极的方法,在国内甚至是整个LED业界还是空白。捷佳伟创和中大佛研院合作开发的量产型MOCVD设备主要有以下优势:首先,它是量产型机器,能有效提高量产的效率,减少清洗和维护的时间和次数。因为MOCVD开腔清洗过程需要从高达1000摄氏度的温度冷却后清洗,然后再将温度升高至1000摄氏度烘烤清洁,需要浪费大量时间;第二,自动化程度高,减少人为操作。例如可自动化导入,机械手在生产完成后可自动更换衬底等;第三,公司有足够的人力物力继续设备的研发,避免将来由于新的设备出现,造成旧设备的落伍,通过与客户充分沟通,了解客户需求,不断改善设备性能继而提升产品的良率及可靠性。该装备面向新能源、新光源及节能技术应用,与节能减排密切相关,具有广阔的市场前景。利用该设备制备的ZnO基透明导电薄膜可用于制作超高亮LED芯片的透明电极以增强出光效率,目前已有成套技术可规模生产制备封装后发光光效达到130lm/w以上大功率高亮度照明级的GaN基外延片和各种尺寸的发光二极管芯片,应用于下游LED室内外照明产品,将有助于LED制造企业提高产品质量、降低产品价格,对LED产业示范推广工程的顺利开展以及LED加速进入民用照明具有重大意义。 捷佳伟创和中山大学针对量产型ZnO外延MOCVD系统解决了ZnO材料产业化应用和科学研究中的重大科学问题,形成自我知识产权和技术体系,并取得了部分相关专利,突破了国际设备巨头的技术壁垒。

    战略新兴产业上的产学研合作典范科技创新对新兴产业尤为重要,产学研合作是提升自主创新能力,适应科技经济一体化趋势的必然要求。国家“十一五”国民经济与社会发展规划和国家中长期科学与技术规划纲要提出了建设以企业为主体和产学研结合的技术创新体系。我国在20世纪80年代开始产学研合作,并取得较快发展。但是,我国的产学研合作效果并不理想。产学研合作创新面向的既是技术密集又是资金密集的产业,需要投入大量的资金,而且具有很高的风险。因此,选择恰当的产学研合作模式,采取相关措施促进产学研合作模式,直接决定着科技成果转化的路径和效率。中大佛研院作为广东省LED照明产业公共应用平台,开创了以“技术研发—成果中试—企业孵化”为特色的产学研创新模式。除了技术成果转让和派驻技术人才等常规的产学研合作模式外,中大佛研院结合自身在技术和人才等方面的优势和特点,还开发了“技术定点企业孵化”和“优势互补、强强联合”两种产学研创新结合模式。“技术定点企业孵化”是以LED照明行业关键技术和共性技术研发成果为基础,通过中试基地对技术成果进行反复试验,以成功的中试结果为前提进行企业孵化,由孵化企业进行技术成果产业化。已成功孵化了5家LED照明生产企业和3家LED照明科技服务企业,实现了高显色指数白光LED集成光源模组、LED路灯技术、智能化系统集成技术等科研成果的产业化。

    捷佳伟创和中大佛研院合作的对ZnO基MOCVD量产装备技术产业化项目,则采取了“优势互补、强强联合”模式,即中大佛研院针对自身拥有的技术和人才优势,以行业需求和发展为导向,主动寻求具备该项技术相应产业化条件优势的龙头企业,共同开展行业关键和共性技术的研发及产业化,优势互补,强强联合,打造出科技成果目标性研发及产业化的良好模式。由于具备一定科技条件和相关制造工艺基础的企业提前加入,保证了技术研发的产业方向性,加快了研发成果中试的步伐,缩短了科技成果产业化的时间,确保取得良好成效,也因此打造了捷佳伟创公司半年内实现国内首台量产型ZnO基MOCVD设备顺利完成工艺认证的产业神话,并为后续开发其他材料体系的MOCVD设备奠定了坚实的基础。中大佛研院以中试平台搭建和产业化为特色,有力地扩大了自主知识产权向生产力转化的效益,为我国发展战略性新型产业树立了产学研有效结合的典范。同样,一家民营企业投入的是资金和制造技术,收获的是产业高端核心技术,这样的产学研因此成为多赢的范例。

 


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