Aktualny stan globalnej technologii fotowoltaicznej
Rozwój energii odnawialnej stał się globalnym priorytetem w kontekście transformacji energetycznej i walki ze zmianami klimatu. Spośród technologii odnawialnych, fotowoltaika (PV) odnotowała w ostatnich latach dynamiczny wzrost, stając się w wielu krajach czystym, niskoemisyjnym i konkurencyjnym cenowo źródłem energii. Tylko w 2020 roku świat dodał 127 GW nowej mocy fotowoltaicznej, zwiększając całkowitą zainstalowaną moc do 707 GW.
Dominują ogniwa fotowoltaiczne z krzemu krystalicznego, a popularność zyskują nowe technologie.
Ogniwa fotowoltaiczne, podstawowy element branży fotowoltaicznej, są klasyfikowane pod względem materiałów i procesów na takie typy, jak ogniwa z krzemu krystalicznego, cienkowarstwowe, perowskitowe i organiczne. Ogniwa z krzemu krystalicznego, znane z wysokiej wydajności konwersji, dużej dostępności surowców i bezpieczeństwa środowiskowego, pozostają główną technologią w produkcji na dużą skalę.
Powszechne zastosowanie technologii PERC (Passivated Emitter and Rear Cell – pasywowanego emitera i ogniwa tylnego) znacząco zwiększyło wydajność ogniw krzemowych w ostatnich latach. Jednocześnie nowe technologie, takie jak ogniwa perowskitowe, stały się gorącym tematem badań na całym świecie. Ogniwa te osiągają laboratoryjną wydajność konwersji porównywalną z krzemem krystalicznym, a chociaż ich industrializacja postępuje, wciąż istnieją wyzwania związane ze skalowaniem i zapewnieniem długoterminowej stabilności.
Udoskonalone systemy fotowoltaiczne i zróżnicowane zastosowania.
Systemy fotowoltaiczne stają się coraz bardziej precyzyjne i skalowalne. Wdrożenie systemów 1500 V przewyższa obecnie starszy standard 1000 V, poprawiając bezpieczeństwo i niezawodność sieci, a jednocześnie podnosząc jakość wytwarzania energii. Zintegrowane aplikacje, takie jak „fotowoltaika + rolnictwo”, „fotowoltaika + akwakultura” i „fotowoltaika + architektura”, zyskują na znaczeniu. Innowacje, takie jak mikrosieci i inteligentne sieci elektroenergetyczne, jeszcze bardziej integrują energię fotowoltaiczną z tradycyjną infrastrukturą elektroenergetyczną.
Trendy w globalnej technologii fotowoltaicznej
Kraje na całym świecie przyspieszają innowacje w całym łańcuchu wartości fotowoltaiki, co stanowi strategiczny krok wspierający rozwój rozwijających się branż. Działania koncentrują się na rozwoju materiałów, produkcji i zastosowań systemowych w celu obniżenia kosztów i zwiększenia konkurencyjności.
Główne komponenty fotowoltaiczne ewoluują w kierunku wyższej wydajności i niższych kosztów.
Ogniwa krzemowe krystaliczne, z dobrze ugruntowanym ekosystemem przemysłowym, nadal będą dominować w produkcji. Przyszłe udoskonalenia będą koncentrować się na wyższej sprawności konwersji, zmniejszonym zużyciu materiałów i energii oraz niższych kosztach produkcji. Technologie takie jak perowskitowe i tandemowe ogniwa słoneczne stanowią kolejny krok naprzód, a znaczne inwestycje mają na celu poprawę wydajności i stabilności urządzeń. Oczekuje się, że po rozwiązaniu problemów związanych z zastosowaniami na dużą skalę i niezawodnością, ogniwa perowskitowe zredefiniują rynek fotowoltaiczny.
Rozszerzające się scenariusze zastosowań technologii fotowoltaicznej.
Kraje dostosowują zastosowania fotowoltaiczne do swoich unikalnych warunków, promując takie rozwiązania jak fotowoltaika zintegrowana z budynkami (BIPV), pływające farmy słoneczne, rolnictwo zintegrowane z fotowoltaiką oraz wiaty samochodowe z panelami słonecznymi. Powiązane badania kładą nacisk na specjalistyczne produkty, zintegrowane technologie sterowania oraz synergię operacyjną w celu zwiększenia wszechstronności i wydajności.
Rozwój technologii fotowoltaicznej w Chinach
W okresie obowiązywania XIII Planu Pięcioletniego chińska technologia fotowoltaiczna znacząco się rozwinęła, napędzana szybką ekspansją przemysłu. Kluczowe komponenty, takie jak ogniwa i moduły fotowoltaiczne, osiągnęły wiodące na świecie zdolności produkcyjne, a urządzenia produkcyjne osiągnęły poziom pełnej lokalizacji. Integracja inteligentnych technologii z systemami fotowoltaicznymi dodatkowo zoptymalizowała wydajność.
Technologie ogniw i modułów fotowoltaicznych światowej klasy.
Pod koniec XIII Planu Pięcioletniego Chiny przeszły z tradycyjnych ogniw polikrystalicznych z aluminiowym grzbietem na zaawansowane monokrystaliczne ogniwa PERC. Średnia wydajność konwersji ogniw z krzemu krystalicznego wzrosła z 18,5% na początku okresu do 22,8%, co odzwierciedla skokowy postęp w technologii produkcji.
Nowe technologie, takie jak TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction) i IBC (Interdigitated Back Contact), są coraz bardziej uprzemysłowione, a chińskie przedsiębiorstwa wielokrotnie biją światowe rekordy wydajności produkcji. Podobnie, postęp w technologii perowskitów pozwolił chińskim badaczom dorównać światowym liderom w zakresie wydajności laboratoryjnej, a także stale dążyć do komercjalizacji.
Lokalny i zaawansowany sprzęt produkcyjny.
Produkcja sprzętu fotowoltaicznego w Chinach przesunęła się z produkcji niskobudżetowej na wysokowydajną. Wysoki poziom personalizacji, automatyzacja i digitalizacja przekształcają ten sektor w inteligentną potęgę produkcyjną. Kluczowe komponenty, takie jak płytki polikrzemowe, ogniwa i moduły, są obecnie produkowane głównie w oparciu o technologię krajową.
Inteligentniejsze i bardziej wydajne systemy fotowoltaiczne.
Nowe technologie, w tym systemy śledzenia i konstrukcje 1500 V, zwiększają moc wyjściową systemów fotowoltaicznych. Inteligentne roboty, drony, analiza dużych zbiorów danych i zaawansowane technologie komunikacyjne są szeroko stosowane w obsłudze i konserwacji systemów, co dodatkowo zwiększa ich wydajność.
Trendy w chińskiej technologii fotowoltaicznej
Jako największy na świecie rynek fotowoltaiczny, Chiny odgrywają kluczową rolę w inkubowaniu i wdrażaniu nowych technologii solarnych. W przyszłości kraj ten dąży do bycia liderem globalnych innowacji w dziedzinie przemysłowych technologii fotowoltaicznych.
Wyższa wydajność ogniw fotowoltaicznych.
Ogniwa krzemowe krystaliczne utrzymają dominującą pozycję, a technologia PERC będzie się nadal rozwijać. Ogniwa krzemowe krystaliczne typu N, wykorzystujące technologię TOPCon lub HJT, mają szansę stać się kolejną popularną opcją, gdy tylko ich równowaga kosztowa i ekonomiczna osiągnie dojrzałość. Wysokowydajne ogniwa, takie jak perowskitowe i tandemowe, będą napędzać dalsze przełomy w wydajności wraz z postępem industrializacji.
Udoskonalone moduły o dwóch priorytetach: wydajności i niezawodności.
Technologie takie jak moduły półogniwowe, moduły z gontem i moduły wieloprzewodowe będą coraz szerzej stosowane. Oczekuje się, że moduły bifacjalne, oferujące wyższą moc wyjściową, staną się powszechne, wspierane przez nowe materiały i techniki hermetyzacji, które poprawiają trwałość.
Inteligentniejsze i bardziej zróżnicowane systemy fotowoltaiczne.
Falowniki będą ewoluować w kierunku wyższych mocy, inteligentnego działania i płynnej integracji z magazynami energii. Innowacje w dziedzinie BIPV i innych nowych zastosowań otworzą dodatkowe możliwości rozwoju fotowoltaiki, maksymalizując jej potencjał w różnych scenariuszach.
