Weekenden Læs: Planer for en fuldt udbygget europæisk PV-forsyningskæde

Det'Det er en spændende tid for PV-fremstilling, hvor den globale solcelleindustri tilsyneladende har indset behovet for lokaliserede forsyningskæder i alle dens nøgleregioner. Europa, Indien og USA lancerer alle store incitamenter og lægger planer for vertikalt integreret produktion i skalaer, der kan sammenlignes med dem, der allerede er i gang i Kina.

Mange af de tidlige innovationer inden for solenergi fandt sted i Europa, før størstedelen af ​​verden's produktionskapacitet for PV-moduler og relaterede materialer flyttet til Asien i løbet af det sidste årti. Og da Europa igen ser ud til at etablere en lokal PV-fremstillingsindustri, er det'Det er klart, at de involverede virksomheder ønsker at bevare kontinentet's ry som en teknologisk leder. Indtil videre er hovedparten af ​​europæiske planer at producere celler og moduler baseret på heterojunction-teknologi (HJT)– blandt de mest avancerede cellekoncepter i produktion i øjeblikket og i stand til nogle af de højeste ydeevner.

"I Europa er HJT i øjeblikket den foretrukne teknologi for nye producenter og nye linjer, snarere end opgraderinger fra p-type PERC," sagde Karl Melkonyan, senioranalytiker hos IHS Markit."I de sidste 15 til 20 år er HJT-teknologien kommet langt, idet den løbende har reduceret omkostningerne, øget konverteringseffektiviteten og andre præstationsforbedringer sammen med stærk stabilitet med en meget lav temperaturkoefficient. Det er også vigtigt at nævne, at der stadig er plads til yderligere forbedringer."

Globalt vil HJT møde konkurrence fra den eksisterende PERC-teknologi, der allerede er meget omkostningsoptimeret, og fra dens vigtigste n-type rival TOPCon, som i modsætning til HJT kan produceres på tilpassede PERC-linjer."Både HJT og TOPCon skal stadig udvikle og forbedre nogle af fremstillingsprocesserne for at opnå omkostningskonkurrenceevne, med højere effektivitet, højere gennemløb og holdbarhed, kortere behandlingstid, lavere omkostninger og bedre samlet ydeevne," tilføjede Melkonyan."jeg ved'tror ikke, der kun vil være én vinder." For Europa er de hidtil største produktionsplaner, inklusive Meyer Burger i Tyskland, REC Group og Recom i Frankrig og Enel i Italien, alle fokuseret på HJT. Og mens disse mere etablerede aktører fortsætter deres imponerende arbejde med at forbedre og optimere siliciumcelleteknologien, venter der masser af nye innovationer i kulissen, som lover både at understøtte eksisterende planer og at flytte PV-fremstilling i nye retninger.

HJT tech

Med teknologier som HJT, der bevæger sig tæt på de praktiske effektivitetsgrænser for en siliciumsolcelle, er industrien på udkig efter nye materialer for at opnå højere ydeevne. Perovskites, oftest aflejret på toppen af ​​en siliciumcelle for at skabe en tandem-enhed, er dukket op som de mest lovende materialer her. Og selv om tandemceller og endda perovskiter i sig selv endnu ikke er kommercialiseret i nogen skala, ses af mange som fremtiden for PV.

Det britiske/tysk-baserede firma Oxford PV er blandt pionererne inden for tandemcelleteknologi, der allerede er ved at nå 30 procent effektivitetsmærke med enheder i laboratorieskala. Virksomheden planlægger at introducere perovskit-silicium-moduler fremstillet på sit anlæg i Brandenburg, Tyskland, på markedet inden udgangen af ​​dette år– efter at have set et par forsinkelser på grund af Covid og relaterede forsyningskædebegrænsninger. Hvad angår siliciumbundcellen, er Oxford PV fast forpligtet til at HJT er den bedste mulighed og ser dette som en mulighed for europæiske producenter til at tage føringen inden for teknologi.

"Lige nu sidder andre regioner i et vist omfang fast med et ældre produkt i PERC, og de ønsker at udvide det," sagde Oxford PV CEO Frank Averdung."I Europa er den nuværende produktionskapacitet marginal, og det gør du'har ikke dette ældre produkt. Og for os, hvis vi vil have den højeste effektivitet, har vi brug for den bedst ydende bundcelle, og det er selvfølgelig HJT."

Polysilicium og mere

Med sine seneste forstyrrelser, prisstigninger og bekymringer over tvangsarbejde, polysilicium's forsyningskæde giver en demonstration af behovet for lokaliseret produktion fra start til slut. Mens etablerede aktører som Wacker og Elkem har kapaciteten til at levere en stor del af det polysilicium, som europæiske producenter vil få brug for i de kommende år, kigger andre på måder at ryste op på dette og dramatisk reducere omkostningerne i processen.

Den tyske startup Nexwafe er ved at udvikle en teknologi, der lover at erstatte processerne i polysiliciumproduktion, nemlig ingottræk og savning, med blot et enkelt trin ved at skabe siliciumwafers direkte fra chlorsilangas. Processen lover, ifølge dens skabere, at halvere omkostningerne ved waferproduktion og producere mere ensartede wafers af høj kvalitet, end det er muligt med den nuværende teknologi. I slutningen af ​​2021 rejste virksomheden€39 millioner i investeringer og planlægger at opskalere et 500MW kapacitetsanlæg på sit websted i Bitterfeld-Wolfen, Tyskland i begyndelsen af ​​2024.

Nye tyndfilmsteknologier lover også at reducere meget af omkostningerne og kompleksiteten's iboende til fremstilling af silicium PV-moduler. Det britiske firma Power Roll afsluttede for nylig en pilotproduktionslinje for sin teknologi, som aflejrer solcellemateriale i en unik mikrorillestruktur. I pilotproduktion arbejder virksomheden med perovskit som cellemateriale og retter sig mod lette og integrerede applikationer."Vi vurderer, at når vi skalerer, vil vores teknologi være omkring 50 procent billigere på forhåndskapitalbasis, med en 50 procent kortere tilbagebetalingstid end eksisterende traditionelle tunge silicium PV," sagde Power Roll CEO Neil Spann.

Beliggenhed, beliggenhed, beliggenhed

Efter færdiggørelsen af ​​sin 100MW-linje i Brandenburg planlægger Oxford PV en yderligere 2GW-celle- og modulfabrik, men har indtil videre ikke bekræftet, hvor dette kunne være placeret."Vi er åbne alle steder. Selvfølgelig er vi en europæisk virksomhed, grundlagt i Storbritannien, og vi har produktionsvirksomhed i Tyskland, og vi foretrækker at blive," sagde Averdung."Men samtidig kan vi ikke lukke øjnene, hvis der er væsentlige fordele andre steder."

For at sikre, at det forbliver attraktivt for de virksomheder, der udvikler disse nye PV-teknologier, kan Europa blive nødt til at øge sit spil med hensyn til støtte til deres opskalering."Det nødvendige beløb for at opskalere vores side i Tyskland betyder, at vi skal rejse cirka 100 millioner euro. Og i øjeblikket, vi'igen ser statsstøtte til måske 10 procent eller 12 procent af det," Nexwafe CEO Davor Sutija fortalte pv magazine."Og sammenlignet med skatteinitiativer i USA, med de programmer, der nu skrider frem i Indien, og niveauet af statsstøtte i Kina, gør dette Europa til en efternøler i støtten til vedvarende energi."

Bortset fra pilotprojekterne, der demonstrerer deres teknologi, forfølger både Nexwafe og Power Roll en forretningsmodel med at licensere deres teknologi til andre producenter i stedet for selv at lave fremstillingen; betyder de'er usandsynligt bundet til nogen region. Indien's Reliance New Energy Solar investeret for nylig€25 millioner i Nexwafe og planlægger at implementere waferfremstillingsteknologien i sine ambitiøse planer for en forsyningskæde i Indien. Power Roll udforsker også fremstillingen af ​​sin tyndfilmsteknologi i Indien med den lokale partner Thermax.

Begge virksomheder siger dog, at de ser masser af muligheder i Europa og er ivrige efter at spille en rolle i regionen's PV industri."Vi vil udvikle nye generationer af solenergi, der har ultrahøj effektivitet, herunder med dopinggradienter og nye strukturer. Og vi mener, at det ville være ideelt at have partnere i Europa for at bringe disse nye innovationer på markedet" sagde Sutija."Samtidig viser vores arbejde med Reliance, at der er global efterspørgsel efter vores teknologi. Og set fra et investeringsperspektiv skal vi være i stand til at konkurrere globalt og skabe strategiske partnerskaber, der tillader vores teknologi at sprede sig så hurtigt som muligt."

Værdikæder

Med sin perovskite-teknologi har Oxford PV også sørget for at undgå at stole på materialer, der sandsynligvis mangler i enhver region."Vi'har studeret de materialer, der går ind i vores perovskitceller for at sikre, at de're tilgængelige let, at de'igen tilgængelig fra ikke-konfliktregioner og i tilstrækkelige mængder," sagde virksomheden's CTO Chris Case."Vores beregninger viser, at der er nok til at levere mere end 30TW perovskite-teknologi, og vi har evnen til inden for Europas forsyningskæde om nødvendigt at levere disse kritiske materialer, og de'igen tilgængelig fra primære kilder."

Nexwafe's Sutija bemærker også, at det planlagte anlæg i Bitterfeld i Tyskland's "soldalen" vil kunne hente sin chlorsilangas fra et anlæg lige ved siden af.

Selv med de tilgængelige råmaterialer, skal hele forsyningskæden også være til stede for at teknologier som disse kan opnå meningsfuld skala– herunder modulstykliste som glas, rammer mm."Vi skal se vækst på tværs af forsyningskæden. Der er ingen teknologisk hindring for at forhindre dette, det handler om, at folk har tillid til markedet og er villige til at investere," sagde Averdung."Hvad vi dog skal gøre nu, er at tænke på acceleration, ikke? Og her tror jeg, at politik kan hjælpe."