Globālās fotoelektriskās tehnoloģijas pašreizējais stāvoklis
Atjaunojamās enerģijas attīstība ir kļuvusi par globālu prioritāti enerģētikas pārkārtošanas un klimata pārmaiņu apkarošanas jomā. Starp atjaunojamās enerģijas tehnoloģijām pēdējos gados strauji ir attīstījusies fotoelektriskā (FV) enerģijas ražošana, daudzās valstīs kļūstot par tīru, mazoglekļa un izmaksu ziņā konkurētspējīgu enerģijas avotu. Vien 2020. gadā pasaulē tika uzstādīta 127 GW jaunas FV jaudas, tādējādi kopējā uzstādītā jauda sasniedza 707 GW.
Dominē kristāliskā silīcija saules baterijas, un popularitāti gūst jaunās tehnoloģijas.
Fotoelektriskās (PV) šūnas, kas ir saules enerģijas nozares galvenā sastāvdaļa, pēc materiāliem un procesiem tiek iedalītas tādos veidos kā kristāliskais silīcijs, plānplēves, perovskīta un organiskās šūnas. Kristāliskā silīcija šūnas, kas pazīstamas ar augstu konversijas efektivitāti, bagātīgu izejvielu pieejamību un vides drošību, joprojām ir galvenā tehnoloģija liela mēroga ražošanā.
PERC (pasivētā emitera un aizmugurējās šūnas) tehnoloģijas plaša ieviešana pēdējos gados ir ievērojami palielinājusi kristāliskā silīcija šūnu efektivitāti. Vienlaikus tādas jaunās tehnoloģijas kā perovskīta šūnas ir kļuvušas par karstu pētniecības tēmu visā pasaulē. Šīs šūnas sasniedz laboratorijas konversijas efektivitāti, kas ir salīdzināma ar kristālisko silīciju, un, lai gan to industrializācija virzās uz priekšu, joprojām pastāv problēmas ar mērogošanu un ilgtermiņa stabilitātes nodrošināšanu.
Uzlabotas fotoelektriskās sistēmas un daudzveidīgi pielietojumi.
Fotoelektrisko sistēmu precizitāte un mērogojamība uzlabojas. 1500 V sistēmu ieviešana tagad pārsniedz veco 1000 V standartu, uzlabojot tīkla drošību un uzticamību, vienlaikus uzlabojot elektroenerģijas ražošanas kvalitāti. Integrētas lietojumprogrammas, piemēram, “PV + lauksaimniecība”, “PV + akvakultūra” un “PV + arhitektūra”, paplašinās. Inovācijas, piemēram, mikrotīkli un viedie tīkli, vēl vairāk integrē PV enerģiju tradicionālajā elektroenerģijas infrastruktūrā.
Globālās fotoelektriskās tehnoloģijas tendences
Valstis visā pasaulē paātrina inovāciju ieviešanu visā PV vērtību ķēdē kā stratēģisku soli, lai veicinātu jaunās nozares. Centieni ir vērsti uz materiālu, ražošanas un sistēmu lietojumprogrammu uzlabošanu, lai samazinātu izmaksas un uzlabotu konkurētspēju.
Galvenie PV komponenti attīstās, lai sasniegtu augstāku efektivitāti un zemākas izmaksas.
Kristāliskā silīcija elementi ar labi izveidotu rūpniecisko ekosistēmu arī turpmāk dominēs ražošanā. Turpmākie uzlabojumi būs vērsti uz augstāku konversijas efektivitāti, samazinātu materiālu un enerģijas patēriņu un zemākām ražošanas izmaksām. Tādas tehnoloģijas kā perovskīta un tandēma saules baterijas ir nākamā robeža, un ievērojamas investīcijas ir vērstas uz ierīču veiktspējas un stabilitātes uzlabošanu. Kad tiks atrisinātas liela mēroga pielietojuma un uzticamības problēmas, paredzams, ka perovskīta elementi no jauna definēs PV tirgus ainavu.
PV tehnoloģijas pielietojuma scenāriju paplašināšana.
Valstis pielāgo fotoelektrisko paneļu pielietojumu saviem unikālajiem apstākļiem, veicinot tādus risinājumus kā ēkās integrētas fotoelektriskās sistēmas (BIPV), peldošās saules enerģijas saimniecības, fotoelektriski integrēta lauksaimniecība un saules enerģijas auto nojumes. Saistītie pētījumi uzsver specializētus produktus, integrētas vadības tehnoloģijas un darbības sinerģiju, lai uzlabotu daudzpusību un veiktspēju.
Ķīnas fotoelektrisko tehnoloģiju attīstība
13. piecgades plāna periodā Ķīnas fotoelektriskā tehnoloģija ievērojami attīstījās, pateicoties straujajai nozares izaugsmei. Galvenie komponenti, piemēram, fotoelektriskās šūnas un moduļi, sasniedza pasaulē vadošās ražošanas jaudas, savukārt ražošanas iekārtas virzījās uz pilnīgu lokalizāciju. Inteliģento tehnoloģiju integrācija fotoelektriskajās sistēmās ir vēl vairāk optimizējusi veiktspēju.
Pasaules klases PV elementu un moduļu tehnoloģijas.
Līdz 13. piecgades plāna beigām Ķīna bija pārgājusi no tradicionālajām polikristāliskajām alumīnija šūnām uz modernām monokristāliskām PERC šūnām. Kristāliskā silīcija šūnu vidējā konversijas efektivitāte palielinājās no 18,5% perioda sākumā līdz 22,8%, atspoguļojot ražošanas tehnoloģiju lēcienu uz priekšu.
Jaunās tehnoloģijas, piemēram, TOPCon (tuneļa oksīda pasivēts kontakts), HJT (heterojunction) un IBC (saspiests aizmugures kontakts), arvien vairāk tiek industrializētas, Ķīnas uzņēmumiem atkārtoti uzstādot pasaules rekordus ražošanas efektivitātes ziņā. Līdzīgi perovskītu tehnoloģijas attīstība ir ļāvusi Ķīnas pētniekiem sasniegt pasaules līderus laboratoriju efektivitātes ziņā, pastāvīgi virzoties uz komercializāciju.
Lokalizētas un modernas ražošanas iekārtas.
Ķīnas saules bateriju ražošanas iekārtu ražošana ir mainījusies no zemas klases uz augstas klases ražošanu. Augsta pielāgošanas spēja, automatizācija un digitalizācija pārveido šo nozari par inteliģentas ražošanas lielvaru. Galvenās sastāvdaļas, piemēram, polisilīcija plāksnes, elementi un moduļi, tagad galvenokārt tiek ražotas, izmantojot vietējās tehnoloģijas.
Viedākas un efektīvākas fotoelektriskās sistēmas.
Jaunas tehnoloģijas, tostarp izsekošanas sistēmas un 1500 V konstrukcijas, palielina fotoelektrisko sistēmu jaudu. Sistēmu darbībai un apkopei plaši tiek izmantoti viedie roboti, droni, lielo datu analīze un progresīvas komunikācijas tehnoloģijas, kas vēl vairāk uzlabo veiktspēju.
Ķīnas fotoelektriskās tehnoloģijas tendences
Kā pasaulē lielākajam saules enerģijas tirgum Ķīnai ir izšķiroša loma jaunu saules enerģijas tehnoloģiju inkubēšanā un pielietošanā. Virzoties uz priekšu, valsts mērķis ir kļūt par globālu inovāciju līderi industrializēto saules enerģijas tehnoloģiju jomā.
Augstāka PV elementu efektivitāte.
Kristāliskā silīcija elementi saglabās dominējošo stāvokli, PERC tehnoloģijai turpinot attīstīties. N tipa kristāliskā silīcija elementi, kuros izmantota TOPCon vai HJT tehnoloģija, ir gatavi kļūt par nākamo galveno izvēli, tiklīdz to izmaksu efektivitātes līdzsvars būs nobriedis. Augstas veiktspējas elementi, piemēram, perovskīta un tandēma elementi, veicinās turpmākus efektivitātes sasniegumus, industrializācijai attīstoties.
Uzlaboti moduļi ar divām prioritātēm: efektivitāti un uzticamību.
Plašāk tiks izmantotas tādas tehnoloģijas kā pusšūnu, šindeļu un daudzkopņu moduļi. Paredzams, ka divfāžu moduļi, kas piedāvā lielāku jaudas ražošanu, kļūs par plaši izplatītiem, pateicoties jauniem iekapsulēšanas materiāliem un metodēm, kas uzlabo izturību.
Viedākas, daudzveidīgākas fotoelektriskās sistēmas.
Invertori attīstīsies, virzoties uz lielāku jaudu, inteliģentu darbību un nemanāmu integrāciju ar enerģijas uzkrāšanu. Inovācijas BIPV un citās jaunās lietojumprogrammās pavērs papildu iespējas PV attīstībai, maksimāli palielinot to potenciālu dažādos scenārijos.
