Solcellemodulets effektivitet kan overstige 35 % i 2050

Et internationalt forskerhold fra førende solcelleanlæg og -virksomheder har identificeret de vigtigste F&U-tendenser for, hvad det kalder den nye æra med multi-terawatt solceller.

Medlemmerne af gruppen var alle en del af den 4. Terawatt Workshop, en af ​​en række internationale PV-workshops på-høj niveau ledet af Tysklands Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE), US Department of Energy's National Laboratory of the Rockies, og Japans (AIST Advanced Industrial Science and Technology).

I deres nye papir, "Historisk og fremtidig læring for den nye æra af multi-terawatt fotovoltaik," for nylig offentliggjort i Nature Energy, forudsiger gruppen fortsatte forbedringer i PV-pris, ydeevne og pålidelighed, sideløbende med stigende opmærksomhed på ressourceforbrug, emissioner og genanvendelse i fremtidige design og fremstilling.

"Solmodulets effektivitet kan overstige 35% gennem tandemstrukturer i 2050," sagde Andreas Bett, direktør for Fraunhofer ISE, i et interview med pv magazine. Han tilføjede, at celleeffektiviteten kunne overstige 36 % med lavere celle-til-modultab end i dag. "Ved udgangen af ​​første halvdel af dette århundrede kan priserne på solcellemoduler falde med en faktor to."

Bett sagde, at både højere effektivitet og lavere omkostninger vil være afgørende for energiomstillingen, men han ser effektivitet som den vigtigste faktor. "Højere effektivitet betyder, at der er behov for mindre materiale og mindre jord til PV-installationer, hvilket forbedrer bæredygtigheden og reducerer de samlede systemomkostninger," sagde han og tilføjede, at solcellemodulets levetid "helt sikkert" vil strække sig ud over 40 år.

Forskerne understregede, at PV-industrien konsekvent har overskredet tidligere fremskrivninger for modulomkostninger, ydeevne og integration. Innovationer inden for tandemarkitekturer og fremstilling forventes for PV-teknologier såsom krystallinsk silicium (c-Si), cadmiumtellurid (CdTe) og kobber, indium, gallium og diselenid (CIGS) kunne og burde gøre det muligt for nye spillere at komme ind på markedet og skabe en mere globalt diversificeret celle- og modulforsyningskæde.

De forklarede også, at de nye tandem-PV-teknologier skal klart definere ydeevne, sikre forudsigelig energiudgang, opdage tidlige fejl og håndtere ukendte nedbrydningsrisici, hvor den sidste også er en udfordring for nuværende Si-moduler og afgørende for nye perovskite-baserede teknologier.

Undersøgelsen projekterer, at den globale solcelleproduktionskapacitet kan nå op på omkring 3 TW i 2050 og fremhæver, at bæredygtighedsdrevet-læring allerede har sænket omkostningerne og vil blive stadig vigtigere for solcelleindustrien for at sikre de nødvendige ressourcer til fremtidig vækst.

"Emner for fremtidige PV-fællesskabsmøder, såsom det 4. Terawatt-workshop, der informerede dette perspektiv, kan skifte til at adressere system- og slutbrugerbehov," konkluderede forskerne. "Investering, produktion og adoption i dag vil betale globalt transformerende udbytte i morgen i form af økonomisk vækst, produktivitet, jobskabelse og reduceret forurening og fattigdom."

Forskergruppen omfattede forskere fra det tyske Forschungszentrum Jülich GmbH, den japanske solglasproducent AGC Inc, Finlands LUT University, Kinas Yangtze Institute for Solar Technology, den britiske perovskite solcellespecialist Oxford Photovoltaics Ltd, den kinesiske modulproducent Trina Solar, Saudi-Arabiens KAUST Solar Center, King Abdullah University of Science og South Technology (SWKAUST University) i Australien, blandt andre den amerikanske-filmproducent First Solar, Japans National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (NEDO) og den Singapore-baserede PV-producent Maxeon.