Helgen Läs: Planer för en fullfjädrad europeisk PV-försörjningskedja
Apr 11, 2022
Det'Det är en spännande tid för PV-tillverkning, där den globala solcellsindustrin verkar ha insett behovet av lokaliserade leveranskedjor i alla dess nyckelregioner. Europa, Indien och USA lanserar alla stora incitament och planerar för vertikalt integrerad tillverkning i skalor jämförbara med de som redan är igång i Kina.
Många av de tidiga innovationerna inom solenergi ägde rum i Europa, före huvuddelen av världen's tillverkningskapacitet för PV-moduler och relaterade material flyttade till Asien under det senaste decenniet. Och när Europa återigen vill etablera en lokal PV-tillverkningsindustri, är det'Det är tydligt att de inblandade företagen vill behålla kontinenten's rykte som teknikledare. Hittills är huvuddelen av de europeiska planerna att producera celler och moduler baserade på heterojunction technology (HJT)– bland de mest avancerade cellkoncepten som för närvarande är i produktion och som kan ha några av de högsta prestanda.
"I Europa är HJT för närvarande den valda tekniken för nya tillverkare och nya linjer, snarare än uppgraderingar från p-typ PERC," sa Karl Melkonyan, senioranalytiker på IHS Markit."Under de senaste 15 till 20 åren har HJT-teknologin kommit långt, kontinuerligt sänkt kostnaden, ökat konverteringseffektiviteten och andra prestandaförbättringar, tillsammans med stark stabilitet med en mycket låg temperaturkoefficient. Det är också viktigt att nämna att det fortfarande finns utrymme för ytterligare förbättringar."
Globalt kommer HJT att möta konkurrens från den befintliga PERC-tekniken som redan är mycket väl kostnadsoptimerad, och från dess främsta n-typ-konkurrent TOPCon, som till skillnad från HJT kan produceras på anpassade PERC-linjer."Både HJT och TOPCon måste fortfarande utveckla och förbättra några av tillverkningsprocesserna för att nå kostnadskonkurrenskraft, med högre effektivitet, högre genomströmning och hållbarhet, kortare bearbetningstid, lägre kostnad och bättre övergripande prestanda," tillade Melkonyan."jag gör det'Jag tror inte att det bara kommer att finnas en vinnare." För Europa är dock de största tillverkningsplanerna som annonserats hittills, inklusive Meyer Burger i Tyskland, REC Group och Recom i Frankrike och Enel i Italien, alla fokuserade på HJT. Och medan dessa mer etablerade aktörer fortsätter sitt imponerande arbete med att förbättra och optimera kiselcellsteknologin, finns det massor av nya innovationer som väntar i kulisserna som lovar både att stödja befintliga planer och att flytta PV-tillverkningen i nya riktningar.
HJT tech
Med teknologier som HJT närmar sig de praktiska effektivitetsgränserna för en kiselsolcell, är industrin på jakt efter nya material för att nå högre prestanda. Perovskiter, oftast avsatta på toppen av en kiselcell för att skapa en tandemenhet, har framträtt som de mest lovande materialen här. Och även om de ännu inte kommersialiseras i någon skala, ses tandemceller och till och med perovskiter i sig själva av många som framtiden för PV.
Det brittiska/tysklandsbaserade företaget Oxford PV är bland pionjärerna inom tandemcellsteknologi, och närmar sig redan 30-procentig effektivitet med enheter i laboratorieskala. Företaget planerar att introducera perovskit-kiselmoduler tillverkade på sin plats i Brandenburg, Tyskland, på marknaden före slutet av detta år– efter att ha sett några förseningar på grund av Covid och relaterade begränsningar i leveranskedjan. När det gäller kiselbottencellen är Oxford PV starkt engagerad i HJT som det bästa alternativet och ser detta som en möjlighet för europeiska tillverkare att ta ledningen på tekniken.
"Just nu har andra regioner i viss utsträckning fastnat med en äldre produkt i PERC, och de vill utöka den," sa Oxford PV VD Frank Averdung."I Europa är den nuvarande tillverkningskapaciteten marginell, och du gör det'har inte den här äldre produkten. Och för oss, om vi vill ha den högsta effektiviteten, behöver vi den bäst presterande bottencellen, och det är naturligtvis HJT."
Polykisel och mer
Med sina senaste störningar, prisökningar och oro över tvångsarbete, polykisel's leveranskedja visar behovet av lokal produktion från början till slut. Medan etablerade aktörer som Wacker och Elkem har kapacitet att leverera mycket av det polykisel som kommer att behövas av europeiska tillverkare under de kommande åren, tittar andra på sätt att skaka upp detta och dramatiskt minska kostnaderna i processen.
Tyska startupen Nexwafe utvecklar en teknik som lovar att ersätta processerna för polykiselproduktion, nämligen götdragning och sågning, med bara ett enda steg genom att skapa kiselwafers direkt från klorsilangas. Processen lovar, enligt dess skapare, att halvera kostnaden för waferproduktion och producera mer enhetliga wafers av hög kvalitet än vad som är möjligt med nuvarande teknologi. I slutet av 2021 höjde företaget€39 miljoner i investeringar och planerar att skala upp en 500MW kapacitetsanläggning på sin plats i Bitterfeld-Wolfen, Tyskland i början av 2024.
Ny tunnfilmsteknik lovar också att minska mycket av kostnaden och komplexiteten som'är inneboende för att tillverka PV-moduler av kisel. Det brittiska företaget Power Roll slutförde nyligen en pilotproduktionslinje för sin teknologi, som deponerar solcellsmaterial i en unik mikrospårstruktur. I pilotproduktion arbetar företaget med perovskit som cellmaterial och riktar in sig på lätta och integrerade applikationer."Vi uppskattar att när vi skalar kommer vår teknologi att vara cirka 50 procent billigare på kapitalbasis, med en 50 procent kortare återbetalningstid än befintlig traditionell tung kisel PV," sa Power Rolls vd Neil Spann.
Läge, läge, läge
Efter färdigställandet av sin 100MW-linje i Brandenburg planerar Oxford PV en ytterligare 2GW-cell- och modulfabrik, men har hittills inte bekräftat var denna kan finnas."Vi är öppna på vilken plats som helst. Naturligtvis är vi ett europeiskt företag, grundat i Storbritannien och vi har tillverkning i Tyskland och vi skulle föredra att stanna," sa Averdung."Men samtidigt kan vi inte blunda om det finns stora fördelar på andra orter."
För att säkerställa att det förblir attraktivt för företagen som utvecklar dessa nya solcellstekniker kan Europa behöva utöka sitt spel när det gäller stöd för uppskalning."Beloppet som behövs för att skala upp vår sajt i Tyskland innebär att vi måste samla in cirka 100 miljoner euro. Och just nu, vi'åter ser statligt stöd för kanske 10 procent eller 12 procent av det," Nexwafes vd Davor Sutija berättade för tidningen pv."Och jämfört med skatteinitiativ i USA, med de program som nu går framåt i Indien och nivån på statligt stöd i Kina, gör detta Europa till en eftersläpning när det gäller stödet till förnybar energi."
Bortsett från pilotprojekten som visar deras teknologi, driver både Nexwafe och Power Roll en affärsmodell för att licensiera sin teknologi till andra tillverkare, snarare än att tillverka själva; menar de'är osannolikt bunden till någon region. Indien's Reliance New Energy Solar investerade nyligen€25 miljoner i Nexwafe och planer på att implementera wafertillverkningsteknologin i dess ambitiösa planer för en tillförselkedja i Indien. Power Roll undersöker också tillverkningen av sin tunnfilmsteknologi i Indien med den lokala partnern Thermax.
Båda företagen säger dock att de ser många möjligheter i Europa och är angelägna om att spela en roll i regionen's PV-industrin."Vi kommer att utveckla nya generationer av solenergi som har ultrahög effektivitet, inklusive dopningsgradienter och nya strukturer. Och vi tror att det skulle vara idealiskt att ha partners i Europa för att ta dessa nya innovationer ut på marknaden" sa Sutija."Samtidigt visar vårt arbete med Reliance att det finns en global efterfrågan på vår teknologi. Och ur ett investeringsperspektiv måste vi kunna konkurrera globalt och skapa strategiska partnerskap som gör att vår teknologi kan spridas så snabbt som möjligt."
Värdekedjor
Med sin perovskite-teknologi har Oxford PV också varit noga med att undvika att förlita sig på material som sannolikt kommer att ta slut i någon region."Vi'har studerat materialet som går in i våra perovskitceller för att säkerställa att de'åter tillgängliga lätt, att de'åter tillgänglig från icke-konfliktområden och i tillräckliga mängder," sa företaget's CTO Chris Case."Våra beräkningar visar att det finns tillräckligt för att leverera mer än 30TW perovskite-teknologi, och vi har förmågan inom leverantörskedjan i Europa, om nödvändigt, att leverera dessa kritiska material, och de'åter tillgänglig från primära källor."
Nexwafe's Sutija noterar också att den planerade anläggningen i Bitterfeld i Tyskland's "solar dalen" kommer att kunna hämta sin klorsilangas från en anläggning precis intill.
Även med de råvaror som finns tillgängliga, för att teknologier som dessa ska uppnå meningsfull skala måste hela leveranskedjan också vara närvarande– inklusive modulförteckningar som glas, ramar etc."Vi måste se tillväxt över hela försörjningskedjan. Det finns inga tekniska hinder för att förhindra detta, det handlar om att människor har förtroende för marknaden och är villiga att investera," sa Averdung."Men vad vi behöver göra nu är att tänka på acceleration, eller hur? Och här tror jag att politik kan hjälpa."
