สถานการณ์ปัจจุบันของเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ทั่วโลก
การพัฒนาพลังงานหมุนเวียนกลายเป็นประเด็นสำคัญระดับโลกในการแก้ไขปัญหาการเปลี่ยนผ่านด้านพลังงานและการต่อสู้กับการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ ในบรรดาเทคโนโลยีพลังงานหมุนเวียน การผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) ได้เติบโตอย่างรวดเร็วในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา โดยกลายเป็นแหล่งพลังงานสะอาด คาร์บอนต่ำ และต้นทุนแข่งขันได้ในหลายประเทศ ในปี 2020 เพียงปีเดียว โลกได้เพิ่มกำลังการผลิตพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่ 127 กิกะวัตต์ ทำให้กำลังการผลิตติดตั้งรวมทั้งหมดอยู่ที่ 707 กิกะวัตต์
เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกยังคงเป็นเทคโนโลยีหลัก โดยมีเทคโนโลยีใหม่ๆ กำลังได้รับความนิยมเพิ่มขึ้น
เซลล์แสงอาทิตย์ (PV cells) ซึ่งเป็นส่วนประกอบหลักของอุตสาหกรรมพลังงานแสงอาทิตย์ แบ่งประเภทตามวัสดุและกระบวนการผลิตได้เป็นประเภทต่างๆ เช่น ซิลิคอนผลึก ฟิล์มบาง เพอร์รอฟสไกต์ และเซลล์อินทรีย์ เซลล์ซิลิคอนผลึกเป็นที่รู้จักกันดีในด้านประสิทธิภาพการแปลงพลังงานสูง วัตถุดิบมีอยู่มากมาย และปลอดภัยต่อสิ่งแวดล้อม จึงยังคงเป็นเทคโนโลยีหลักในการผลิตขนาดใหญ่
การนำเทคโนโลยี PERC (Passivated Emitter and Rear Cell) มาใช้กันอย่างแพร่หลายได้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเซลล์ซิลิคอนผลึกอย่างมีนัยสำคัญในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา ในขณะเดียวกัน เทคโนโลยีเกิดใหม่ เช่น เซลล์เพอร์รอฟสไกต์ ก็กลายเป็นหัวข้อวิจัยที่ได้รับความสนใจอย่างมากทั่วโลก เซลล์เหล่านี้มีประสิทธิภาพการแปลงพลังงานในห้องปฏิบัติการเทียบเท่ากับซิลิคอนผลึก และถึงแม้ว่าการพัฒนาในระดับอุตสาหกรรมจะก้าวหน้าไปมาก แต่ก็ยังคงมีความท้าทายในการขยายขนาดและรับประกันเสถียรภาพในระยะยาว
ระบบ PV ที่ได้รับการปรับปรุงและแอปพลิเคชันที่หลากหลาย
ระบบเซลล์แสงอาทิตย์กำลังพัฒนาไปอย่างต่อเนื่องทั้งในด้านความแม่นยำและความสามารถในการปรับขนาด การนำระบบ 1,500 โวลต์มาใช้ในปัจจุบันนั้นเหนือกว่ามาตรฐาน 1,000 โวลต์แบบเดิม ช่วยเพิ่มความปลอดภัยและความน่าเชื่อถือของระบบไฟฟ้า ขณะเดียวกันก็ยกระดับคุณภาพการผลิตพลังงาน การประยุกต์ใช้งานแบบบูรณาการ เช่น “เซลล์แสงอาทิตย์ + การเกษตร” “เซลล์แสงอาทิตย์ + การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ” และ “เซลล์แสงอาทิตย์ + สถาปัตยกรรม” กำลังขยายขอบเขตออกไป นวัตกรรมต่างๆ เช่น ไมโครกริดและสมาร์ทกริด กำลังผสานรวมพลังงานแสงอาทิตย์เข้ากับโครงสร้างพื้นฐานไฟฟ้าแบบดั้งเดิมมากยิ่งขึ้น
แนวโน้มเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ระดับโลก
ประเทศต่างๆ ทั่วโลกกำลังเร่งสร้างนวัตกรรมตลอดห่วงโซ่คุณค่าของพลังงานแสงอาทิตย์ (PV) ซึ่งเป็นการเคลื่อนไหวเชิงกลยุทธ์เพื่อส่งเสริมอุตสาหกรรมเกิดใหม่ ความพยายามเหล่านี้มุ่งเน้นไปที่การพัฒนาวัสดุ การผลิต และการประยุกต์ใช้ระบบ เพื่อลดต้นทุนและเพิ่มขีดความสามารถในการแข่งขัน
ส่วนประกอบหลักของระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์กำลังพัฒนาไปสู่ประสิทธิภาพที่สูงขึ้นและต้นทุนที่ต่ำลง
เซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึก ซึ่งมีระบบนิเวศอุตสาหกรรมที่มั่นคง จะยังคงครองตลาดการผลิตต่อไป การพัฒนาในอนาคตจะมุ่งเน้นไปที่ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานที่สูงขึ้น การลดการใช้วัสดุและพลังงาน และต้นทุนการผลิตที่ต่ำลง เทคโนโลยีต่างๆ เช่น เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์และเซลล์แสงอาทิตย์แบบแทนเดม ถือเป็นแนวทางใหม่ที่กำลังมาแรง โดยมีการลงทุนอย่างมากเพื่อปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียรของอุปกรณ์ เมื่อปัญหาด้านการใช้งานในวงกว้างและความน่าเชื่อถือได้รับการแก้ไขแล้ว คาดว่าเซลล์เพอร์รอฟสไกต์จะเข้ามาเปลี่ยนแปลงภูมิทัศน์ของตลาดเซลล์แสงอาทิตย์อย่างสิ้นเชิง
ขยายขอบเขตการใช้งานเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ (PV)
ประเทศต่างๆ กำลังปรับการใช้งานพลังงานแสงอาทิตย์ให้เข้ากับสภาพแวดล้อมเฉพาะของตน ส่งเสริมการพัฒนาต่างๆ เช่น ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์แบบบูรณาการกับอาคาร (BIPV) ฟาร์มพลังงานแสงอาทิตย์ลอยน้ำ การเกษตรแบบบูรณาการพลังงานแสงอาทิตย์ และหลังคาจอดรถพลังงานแสงอาทิตย์ งานวิจัยที่เกี่ยวข้องเน้นผลิตภัณฑ์เฉพาะทาง เทคโนโลยีควบคุมแบบบูรณาการ และการทำงานร่วมกันเพื่อเพิ่มความหลากหลายและประสิทธิภาพ
การพัฒนาเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ของจีน
ในช่วงแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับที่ 13 เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ของจีนก้าวหน้าอย่างมาก โดยได้รับแรงขับเคลื่อนจากการขยายตัวอย่างรวดเร็วของอุตสาหกรรม ส่วนประกอบสำคัญ เช่น เซลล์และโมดูลพลังงานแสงอาทิตย์ มีกำลังการผลิตที่อยู่ในอันดับต้นๆ ของโลก ขณะที่อุปกรณ์การผลิตก็พัฒนาไปสู่การผลิตในประเทศอย่างเต็มรูปแบบ การบูรณาการเทคโนโลยีอัจฉริยะเข้ากับระบบพลังงานแสงอาทิตย์ได้ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้นไปอีก
เทคโนโลยีเซลล์และโมดูลโซลาร์เซลล์ระดับโลก
เมื่อสิ้นสุดแผนพัฒนาเศรษฐกิจและสังคมแห่งชาติฉบับที่ 13 จีนได้เปลี่ยนผ่านจากเซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกหลายเหลี่ยมที่มีแผ่นอลูมิเนียมเป็นฐานแบบดั้งเดิม ไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์แบบผลึกเดี่ยว PERC ที่ทันสมัยยิ่งขึ้น ประสิทธิภาพการแปลงพลังงานเฉลี่ยของเซลล์แสงอาทิตย์ซิลิคอนผลึกเพิ่มขึ้นจาก 18.5% ในช่วงต้นของแผนเป็น 22.8% ซึ่งสะท้อนให้เห็นถึงความก้าวหน้าอย่างก้าวกระโดดในเทคโนโลยีการผลิต
เทคโนโลยีเกิดใหม่ เช่น TOPCon (Tunnel Oxide Passivated Contact), HJT (Heterojunction) และ IBC (Interdigitated Back Contact) กำลังได้รับการพัฒนาเป็นอุตสาหกรรมมากขึ้นเรื่อยๆ โดยที่วิสาหกิจของจีนได้สร้างสถิติโลกด้านประสิทธิภาพการผลิตอย่างต่อเนื่อง ในทำนองเดียวกัน ความก้าวหน้าในเทคโนโลยีเพอร์รอฟสไกต์ได้ช่วยให้นักวิจัยชาวจีนสามารถเทียบเท่ากับผู้นำระดับโลกในด้านประสิทธิภาพในห้องปฏิบัติการ และกำลังมีความก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องในการนำไปสู่การผลิตเชิงพาณิชย์
อุปกรณ์การผลิตที่ทันสมัยและเหมาะสมกับท้องถิ่น
อุปกรณ์การผลิตแผงโซลาร์เซลล์ของจีนได้เปลี่ยนจากระดับล่างไปสู่ระดับสูง การปรับแต่งเฉพาะด้าน การใช้ระบบอัตโนมัติ และการแปลงเป็นดิจิทัล กำลังเปลี่ยนภาคส่วนนี้ให้กลายเป็นศูนย์กลางการผลิตอัจฉริยะ ชิ้นส่วนสำคัญ เช่น แผ่นเวเฟอร์โพลีซิลิคอน เซลล์ และโมดูล ปัจจุบันผลิตด้วยเทคโนโลยีภายในประเทศเป็นส่วนใหญ่
ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ชาญฉลาดและมีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น
เทคโนโลยีใหม่ๆ รวมถึงระบบติดตามแสงอาทิตย์และการออกแบบระบบ 1,500 โวลต์ กำลังเพิ่มกำลังการผลิตของระบบโซลาร์เซลล์ หุ่นยนต์อัจฉริยะ โดรน การวิเคราะห์ข้อมูลขนาดใหญ่ และเทคโนโลยีการสื่อสารขั้นสูงถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในการปฏิบัติงานและการบำรุงรักษาระบบ ซึ่งช่วยเพิ่มประสิทธิภาพให้ดียิ่งขึ้นไปอีก
แนวโน้มเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ในประเทศจีน
ในฐานะที่เป็นตลาดพลังงานแสงอาทิตย์ที่ใหญ่ที่สุดในโลก จีนมีบทบาทสำคัญในการบ่มเพาะและประยุกต์ใช้เทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์ใหม่ๆ และในอนาคต ประเทศจีนตั้งเป้าที่จะเป็นผู้นำด้านนวัตกรรมระดับโลกในเทคโนโลยีพลังงานแสงอาทิตย์เชิงอุตสาหกรรม
เซลล์แสงอาทิตย์มีประสิทธิภาพสูงขึ้น
เซลล์ซิลิคอนผลึกจะยังคงครองตลาดต่อไป โดยเทคโนโลยี PERC จะยังคงพัฒนาอย่างต่อเนื่อง เซลล์ซิลิคอนผลึกชนิด N ที่ใช้เทคโนโลยี TOPCon หรือ HJT มีแนวโน้มที่จะกลายเป็นตัวเลือกหลักต่อไป เมื่อความสมดุลระหว่างต้นทุนและประสิทธิภาพลงตัว เซลล์ประสิทธิภาพสูง เช่น เซลล์เพอร์รอฟสไกต์และเซลล์แบบแทนเดม จะผลักดันให้เกิดความก้าวหน้าด้านประสิทธิภาพมากยิ่งขึ้นเมื่อการพัฒนาอุตสาหกรรมดำเนินไป
โมดูลที่ได้รับการปรับปรุงซึ่งให้ความสำคัญสองประการ ได้แก่ ประสิทธิภาพและความน่าเชื่อถือ
เทคโนโลยีต่างๆ เช่น โมดูลแบบครึ่งเซลล์ โมดูลแบบเรียงซ้อน และโมดูลแบบหลายบัสบาร์ จะได้รับการใช้งานอย่างแพร่หลายมากขึ้น โมดูลแบบสองด้านซึ่งให้กำลังไฟฟ้าสูงกว่า คาดว่าจะกลายเป็นกระแสหลัก โดยได้รับการสนับสนุนจากวัสดุและเทคนิคการห่อหุ้มแบบใหม่ที่ช่วยเพิ่มความทนทาน
ระบบผลิตไฟฟ้าจากพลังงานแสงอาทิตย์ที่ชาญฉลาดและหลากหลายยิ่งขึ้น
อินเวอร์เตอร์จะพัฒนาไปสู่กำลังการผลิตที่สูงขึ้น การทำงานอัจฉริยะ และการบูรณาการอย่างราบรื่นกับระบบจัดเก็บพลังงาน นวัตกรรมในด้าน BIPV และแอปพลิเคชันใหม่ๆ อื่นๆ จะเปิดโอกาสเพิ่มเติมสำหรับการพัฒนาพลังงานแสงอาทิตย์ ทำให้สามารถใช้ศักยภาพได้อย่างเต็มประสิทธิภาพในหลากหลายสถานการณ์
