Trenutno stanje globalne fotovoltaične tehnologije
Razvoj obnovljivih virov energije je postal globalna prednostna naloga pri obravnavanju energetskega prehoda in boju proti podnebnim spremembam. Med tehnologijami obnovljivih virov energije je v zadnjih letih hitro rasla fotovoltaika (PV) in se v mnogih državah uveljavila kot čist, nizkoogljičen in stroškovno konkurenčen vir energije. Samo v letu 2020 je svet dodal 127 GW novih PV zmogljivosti, s čimer se je skupna nameščena zmogljivost povečala na 707 GW.
Prevladujejo kristalne silicijeve sončne celice, pri čemer pridobivajo na veljavi nove tehnologije.
Fotonapetostne celice, osrednji del sončne industrije, so glede na materiale in postopke razvrščene v vrste, kot so kristalni silicij, tankoplastne, perovskitne in organske celice. Kristalne silicijeve celice, znane po visoki učinkovitosti pretvorbe, obilni razpoložljivosti surovin in okoljski varnosti, ostajajo glavna tehnologija v obsežni proizvodnji.
Široka uporaba tehnologije PERC (pasivirana emiterska in zadnja celica) je v zadnjih letih znatno povečala učinkovitost kristalnih silicijevih celic. Hkrati so nove tehnologije, kot so perovskitne celice, postale vroča raziskovalna tema po vsem svetu. Te celice dosegajo učinkovitost pretvorbe v laboratoriju, primerljivo s kristalnim silicijem, in čeprav njihova industrializacija napreduje, ostajajo izzivi pri povečanju obsega in zagotavljanju dolgoročne stabilnosti.
Izboljšani fotonapetostni sistemi in raznolike aplikacije.
Fotovoltaični sistemi postajajo vse bolj natančni in prilagodljivi. Uporaba 1500-voltnih sistemov zdaj presega starejši 1000-voltni standard, kar izboljšuje varnost in zanesljivost omrežja, hkrati pa povečuje kakovost proizvodnje energije. Integrirane aplikacije, kot so »PV + kmetijstvo«, »PV + akvakultura« in »PV + arhitektura«, se širijo. Inovacije, kot so mikro omrežja in pametna omrežja, še bolj integrirajo fotovoltaično energijo s tradicionalno elektroenergetsko infrastrukturo.
Trendi v svetovni fotovoltaični tehnologiji
Države po vsem svetu pospešujejo inovacije v celotni vrednostni verigi fotovoltaike kot strateški korak za spodbujanje nastajajočih industrij. Prizadevanja se osredotočajo na napredek materialov, proizvodnje in sistemskih aplikacij za zmanjšanje stroškov in povečanje konkurenčnosti.
Ključne PV komponente se razvijajo v smeri večje učinkovitosti in nižjih stroškov.
Kristalne silicijeve celice z dobro uveljavljenim industrijskim ekosistemom bodo še naprej prevladovale v proizvodnji. Prihodnje izboljšave se bodo osredotočile na večjo učinkovitost pretvorbe, manjšo porabo materiala in energije ter nižje proizvodne stroške. Tehnologije, kot so perovskitne in tandemske sončne celice, predstavljajo naslednjo mejo, z znatnimi naložbami, namenjenimi izboljšanju delovanja in stabilnosti naprav. Ko bodo rešena vprašanja obsežne uporabe in zanesljivosti, se pričakuje, da bodo perovskitne celice na novo opredelile tržno krajino fotovoltaike.
Širjenje scenarijev uporabe za fotonapetostno tehnologijo.
Države prilagajajo uporabo fotovoltaike svojim edinstvenim razmeram in spodbujajo razvoj, kot so fotovoltaika, integrirana v stavbe (BIPV), plavajoče sončne elektrarne, kmetijstvo, integrirano s fotovoltaiko, in nadstreški za avtomobile s sončnimi elektrarnami. Sorodne raziskave poudarjajo specializirane izdelke, integrirane tehnologije krmiljenja in operativne sinergije za povečanje vsestranskosti in zmogljivosti.
Razvoj fotovoltaične tehnologije na Kitajskem
V obdobju 13. petletke se je kitajska fotovoltaična tehnologija znatno razvila, kar je bilo posledica hitre rasti industrije. Ključne komponente, kot so fotovoltaične celice in moduli, so dosegle vodilne proizvodne zmogljivosti na svetu, medtem ko je proizvodna oprema napredovala proti popolni lokalizaciji. Integracija inteligentnih tehnologij v fotovoltaične sisteme je dodatno optimizirala delovanje.
Tehnologije sončnih celic in modulov svetovnega razreda.
Do konca 13. petletke je Kitajska prešla s tradicionalnih polikristalnih celic s aluminijasto hrbtno stranjo na napredne monokristalne PERC celice. Povprečna učinkovitost pretvorbe kristalnih silicijevih celic se je povečala z 18,5 % na začetku obdobja na 22,8 %, kar odraža skok naprej v proizvodni tehnologiji.
Nove tehnologije, kot so TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction) in IBC (Interdigitated Back Contact), se vse bolj industrializirajo, kitajska podjetja pa vedno znova postavljajo svetovne rekorde v učinkovitosti proizvodnje. Podobno je napredek v perovskitni tehnologiji kitajskim raziskovalcem omogočil, da se kosajo s svetovnimi vodilnimi v laboratorijski učinkovitosti, pri čemer se nenehno napreduje v smeri komercializacije.
Lokalizirana in napredna proizvodna oprema.
Kitajska oprema za proizvodnjo fotonapetostnih sistemov se je preusmerila iz nižjega v višji cenovni razred. Visoka stopnja prilagajanja, avtomatizacija in digitalizacija spreminjajo sektor v inteligentno proizvodno gonilno silo. Ključne komponente, kot so polisilicijeve rezine, celice in moduli, se zdaj pretežno proizvajajo z domačo tehnologijo.
Pametnejši in učinkovitejši PV sistemi.
Nove tehnologije, vključno s sledilnimi sistemi in 1500-voltnimi zasnovami, povečujejo izhodno moč fotonapetostnih sistemov. Za delovanje in vzdrževanje sistemov se pogosto uporabljajo inteligentni roboti, droni, analiza velikih količin podatkov in napredne komunikacijske tehnologije, kar še dodatno izboljšuje njihovo zmogljivost.
Trendi v kitajski fotovoltaični tehnologiji
Kitajska kot največji svetovni trg fotovoltaike igra ključno vlogo pri inkubaciji in uporabi novih sončnih tehnologij. V prihodnje si država prizadeva prevzeti vodilno vlogo na svetovnih inovacijah na področju industrializiranih fotovoltaičnih tehnologij.
Višja učinkovitost PV celic.
Kristalinične silicijeve celice bodo ohranile prevlado, tehnologija PERC pa se bo še naprej razvijala. Kristalinične silicijeve celice tipa N, ki uporabljajo tehnologijo TOPCon ali HJT, bodo postale naslednja prevladujoča možnost, ko bo njihovo razmerje med stroškovno učinkovitostjo dozorelo. Visokozmogljive celice, kot so perovskitne in tandemske celice, bodo z napredovanjem industrializacije prinesle nadaljnje preboje v učinkovitosti.
Izboljšani moduli z dvojno prioriteto: učinkovitostjo in zanesljivostjo.
Tehnologije, kot so polcelični, skodlasti in večzbiralnični moduli, bodo deležne širše uporabe. Pričakuje se, da bodo dvostranski moduli, ki ponujajo večjo proizvodnjo energije, postali del mainstreama, podprti z novimi materiali in tehnikami enkapsulacije, ki izboljšujejo vzdržljivost.
Pametnejši in bolj raznoliki fotonapetostni sistemi.
Razsmerniki se bodo razvijali v smeri večjih zmogljivosti, inteligentnega delovanja in brezhibne integracije s shranjevanjem energije. Inovacije v BIPV in drugih novih aplikacijah bodo sprostile dodatne priložnosti za razvoj fotovoltaike in povečale njen potencial v različnih scenarijih.
