Huidige stand van de wereldwijde fotovoltaïsche technologie
De ontwikkeling van hernieuwbare energie is een wereldwijde prioriteit geworden in de strijd tegen de energietransitie en klimaatverandering. Binnen de hernieuwbare technologieën heeft de opwekking van zonne-energie (fotovoltaïsche energie) de afgelopen jaren een snelle groei doorgemaakt en is in veel landen uitgegroeid tot een schone, koolstofarme en kostenefficiënte energiebron. Alleen al in 2020 werd wereldwijd 127 GW aan nieuwe zonne-energiecapaciteit toegevoegd, waardoor de totale geïnstalleerde capaciteit op 707 GW kwam.
Kristallijne siliciumzonnecellen domineren de markt, maar opkomende technologieën winnen aan populariteit.
Fotovoltaïsche cellen, de kerncomponent van de zonne-energie-industrie, worden op basis van materiaal en productieproces ingedeeld in typen zoals kristallijn silicium, dunnefilmcellen, perovskietcellen en organische cellen. Kristallijn siliciumcellen, bekend om hun hoge conversie-efficiëntie, ruime beschikbaarheid van grondstoffen en milieuvriendelijkheid, blijven de meest gebruikte technologie voor grootschalige productie.
De wijdverbreide toepassing van PERC-technologie (Passivated Emitter and Rear Cell) heeft de efficiëntie van kristallijne siliciumcellen de afgelopen jaren aanzienlijk verhoogd. Tegelijkertijd zijn opkomende technologieën zoals perovskietcellen wereldwijd een populair onderzoeksonderwerp geworden. Deze cellen bereiken in het laboratorium conversie-efficiënties die vergelijkbaar zijn met die van kristallijn silicium, en hoewel de industrialisatie ervan vordert, blijven er uitdagingen bestaan op het gebied van opschaling en het waarborgen van stabiliteit op lange termijn.
Verbeterde PV-systemen en uiteenlopende toepassingen.
Fotovoltaïsche systemen worden steeds nauwkeuriger en schaalbaarder. De toepassing van 1500V-systemen overtreft nu de oudere 1000V-standaard, wat de veiligheid en betrouwbaarheid van het elektriciteitsnet verbetert en de kwaliteit van de energieopwekking verhoogt. Geïntegreerde toepassingen zoals "PV + landbouw", "PV + aquacultuur" en "PV + architectuur" breiden zich uit. Innovaties zoals microgrids en slimme netwerken integreren zonne-energie verder met de traditionele elektriciteitsinfrastructuur.
Trends in wereldwijde fotovoltaïsche technologie
Landen wereldwijd versnellen innovatie in de gehele PV-waardeketen als strategische zet om opkomende industrieën te stimuleren. De inspanningen richten zich op het verbeteren van materialen, productieprocessen en systeemtoepassingen om kosten te verlagen en de concurrentiepositie te versterken.
De belangrijkste componenten van zonnepanelen evolueren naar een hogere efficiëntie en lagere kosten.
Kristallijne siliciumcellen, met een goed ontwikkeld industrieel ecosysteem, zullen de productie blijven domineren. Toekomstige verbeteringen zullen zich richten op hogere conversie-efficiëntie, een lager materiaal- en energieverbruik en lagere productiekosten. Technologieën zoals perovskiet- en tandemzonnecellen vertegenwoordigen de volgende grens, met aanzienlijke investeringen gericht op het verbeteren van de prestaties en stabiliteit van de apparaten. Zodra de problemen met grootschalige toepassing en betrouwbaarheid zijn opgelost, zullen perovskietcellen naar verwachting het PV-marktlandschap herdefiniëren.
Uitbreiding van de toepassingsmogelijkheden voor PV-technologie.
Landen passen PV-toepassingen aan hun specifieke omstandigheden aan en stimuleren ontwikkelingen zoals gebouwgeïntegreerde fotovoltaïsche systemen (BIPV), drijvende zonneparken, PV-geïntegreerde landbouw en zonnecarports. Gerelateerd onderzoek richt zich op gespecialiseerde producten, geïntegreerde besturingstechnologieën en operationele synergieën om de veelzijdigheid en prestaties te verbeteren.
De ontwikkeling van fotovoltaïsche technologie in China
Tijdens de periode van het 13e Vijfjarenplan heeft de Chinese fotovoltaïsche technologie aanzienlijke vooruitgang geboekt, dankzij een snelle expansie van de industrie. Belangrijke componenten zoals PV-cellen en -modules bereikten wereldwijd toonaangevende productiecapaciteiten, terwijl de productieapparatuur steeds meer lokaal werd geproduceerd. De integratie van intelligente technologieën in PV-systemen heeft de prestaties verder geoptimaliseerd.
Zonnecel- en moduletechnologieën van wereldklasse.
Tegen het einde van het 13e Vijfjarenplan was China overgestapt van traditionele polykristallijne aluminium-achtercellen naar geavanceerde monokristallijne PERC-cellen. Het gemiddelde rendement van kristallijne siliciumcellen steeg van 18,5% aan het begin van de periode naar 22,8%, wat een sprong voorwaarts in de productietechnologie weerspiegelde.
Opkomende technologieën zoals TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction) en IBC (Interdigitated Back Contact) worden steeds meer geïndustrialiseerd, waarbij Chinese bedrijven herhaaldelijk wereldrecords vestigen op het gebied van productie-efficiëntie. Ook de vooruitgang in perovskiettechnologie heeft Chinese onderzoekers in staat gesteld om wereldleiders te evenaren op het gebied van laboratoriumefficiëntie, met voortdurende vooruitgang richting commercialisering.
Lokale en geavanceerde productieapparatuur.
De Chinese productie van zonnepanelen is geëvolueerd van low-end naar high-end productie. Sterke mate van maatwerk, automatisering en digitalisering transformeren de sector tot een intelligent productiecentrum. Belangrijke componenten zoals polysiliciumwafers, cellen en modules worden nu voornamelijk met binnenlandse technologie geproduceerd.
Slimmere en efficiëntere PV-systemen.
Nieuwe technologieën, waaronder volgsystemen en ontwerpen voor 1500V, verhogen het vermogen van PV-systemen. Intelligente robots, drones, big data-analyse en geavanceerde communicatietechnologieën worden op grote schaal gebruikt voor de bediening en het onderhoud van systemen, waardoor de prestaties verder worden verbeterd.
Trends in de Chinese fotovoltaïsche technologie
Als 's werelds grootste markt voor zonne-energie speelt China een cruciale rol in de ontwikkeling en toepassing van nieuwe zonnetechnologieën. Het land streeft ernaar om in de toekomst een leidende rol te spelen in wereldwijde innovatie op het gebied van geïndustrialiseerde zonnetechnologieën.
Hogere rendementen voor PV-cellen.
Kristallijne siliciumcellen zullen dominant blijven, terwijl de PERC-technologie zich verder ontwikkelt. N-type kristallijne siliciumcellen, die gebruikmaken van TOPCon- of HJT-technologie, staan op het punt de volgende gangbare optie te worden zodra de kostenefficiëntie optimaal is. Hoogwaardige cellen zoals perovskiet- en tandemcellen zullen verdere doorbraken in efficiëntie mogelijk maken naarmate de industrialisatie vordert.
Verbeterde modules met dubbele prioriteit: efficiëntie en betrouwbaarheid.
Technologieën zoals halfcel-, shingled- en multibusbar-modules zullen op grotere schaal worden toegepast. Bifaciale modules, die een hoger vermogen leveren, zullen naar verwachting de norm worden, ondersteund door nieuwe inkapselingsmaterialen en -technieken die de duurzaamheid verbeteren.
Slimmere, meer diverse PV-systemen.
Omvormers zullen evolueren naar hogere vermogens, intelligente werking en naadloze integratie met energieopslag. Innovaties in BIPV en andere nieuwe toepassingen zullen extra mogelijkheden creëren voor de ontwikkeling van PV, waardoor het potentieel ervan in uiteenlopende scenario's maximaal benut wordt.
