Сучасний стан світових фотоелектричних технологій
Розвиток відновлюваної енергетики став глобальним пріоритетом у вирішенні питань енергетичного переходу та боротьби зі зміною клімату. Серед технологій відновлюваної енергетики, виробництво фотоелектричної (ФЕ) енергії зазнало швидкого зростання в останні роки, ставши чистим, низьковуглецевим та конкурентоспроможним за ціною джерелом енергії в багатьох країнах. Тільки у 2020 році у світі додано 127 ГВт нових фотоелектричних потужностей, довівши загальну встановлену потужність до 707 ГВт.
Кристалічні кремнієві сонячні елементи домінують, а нові технології набирають обертів.
Фотоелектричні елементи, основний компонент сонячної енергетики, класифікуються за матеріалами та процесами на такі типи, як кристалічний кремній, тонкоплівкові, перовскітні та органічні елементи. Кристалічні кремнієві елементи, відомі своєю високою ефективністю перетворення, великою доступністю сировини та екологічною безпекою, залишаються основною технологією у великомасштабному виробництві.
Широке впровадження технології PERC (пасивований емітер та задній елемент) значно підвищило ефективність кристалічних кремнієвих елементів за останні роки. Водночас нові технології, такі як перовскітні елементи, стали гарячою темою досліджень у всьому світі. Ці елементи досягають лабораторної ефективності перетворення, порівнянної з кристалічним кремнієм, і хоча їх індустріалізація прогресує, залишаються проблеми з масштабуванням та забезпеченням довгострокової стабільності.
Удосконалені фотоелектричні системи та диверсифіковане застосування.
Фотоелектричні системи розвиваються в точності та масштабованості. Впровадження систем на 1500 В тепер перевершує старий стандарт на 1000 В, покращуючи безпеку та надійність мережі, а також підвищуючи якість виробництва електроенергії. Інтегровані програми, такі як «PV + сільське господарство», «PV + аквакультура» та «PV + архітектура», розширюються за масштабами. Інновації, такі як мікромережі та розумні мережі, ще більше інтегрують фотоелектричну енергетику з традиційною електричною інфраструктурою.
Тенденції у світових фотоелектричних технологіях
Країни світу прискорюють інновації в усьому ланцюжку створення вартості фотоелектричної енергії як стратегічний крок для сприяння розвитку галузей, що розвиваються. Зусилля зосереджені на вдосконаленні матеріалів, виробництва та системних застосувань для зниження витрат та підвищення конкурентоспроможності.
Основні компоненти фотоелектричних систем розвиваються в напрямку підвищення ефективності та зниження вартості.
Кристалічні кремнієві елементи, з добре налагодженою промисловою екосистемою, продовжуватимуть домінувати у виробництві. Майбутні вдосконалення будуть зосереджені на підвищенні ефективності перетворення, зменшенні споживання матеріалів та енергії, а також нижчих виробничих витратах. Такі технології, як перовскітні та тандемні сонячні елементи, є наступним рубежем, зі значними інвестиціями, спрямованими на покращення продуктивності та стабільності пристроїв. Після вирішення проблем масштабного застосування та надійності очікується, що перовскітні елементи переосмислять ландшафт ринку фотоелектричних систем.
Розширення сценаріїв застосування фотоелектричних технологій.
Країни адаптують фотоелектричні системи до своїх унікальних умов, просуваючи такі розробки, як інтегровані в будівлі фотоелектричні системи (BIPV), плавучі сонячні ферми, інтегроване з використанням фотоелектричних систем сільське господарство та сонячні навіси для автомобілів. Пов'язані дослідження зосереджуються на спеціалізованих продуктах, інтегрованих технологіях управління та операційній синергії для підвищення універсальності та продуктивності.
Розвиток фотоелектричних технологій у Китаї
Протягом періоду 13-ї п'ятирічки фотоелектричні технології Китаю значно просунулися завдяки швидкому розширенню промисловості. Ключові компоненти, такі як фотоелектричні елементи та модулі, досягли провідних світових виробничих потужностей, тоді як виробниче обладнання просунулося до повної локалізації. Інтеграція інтелектуальних технологій у фотоелектричні системи ще більше оптимізувала продуктивність.
Технології фотоелектричних елементів та модулів світового класу.
До кінця 13-го п'ятирічного плану Китай перейшов від традиційних полікристалічних елементів з алюмінієвою основою до вдосконалених монокристалічних PERC-елементів. Середній коефіцієнт перетворення кристалічних кремнієвих елементів зріс з 18,5% на початку періоду до 22,8%, що відображає стрибок уперед у виробничих технологіях.
Новітні технології, такі як TOPCon (тунельний оксидно-пасивований контакт), HJT (гетероперехід) та IBC (інтердигітальний зворотний контакт), дедалі більше впроваджуються в промисловість, а китайські підприємства неодноразово встановлюють світові рекорди ефективності виробництва. Так само, досягнення в технології перовскіту дозволили китайським дослідникам зрівнятися зі світовими лідерами за показниками ефективності лабораторій, з постійним прогресом у напрямку комерціалізації.
Локалізоване та сучасне виробниче обладнання.
Виробництво фотоелектричного обладнання в Китаї перейшло з низького класу на високий. Висока кастомізація, автоматизація та цифровізація перетворюють сектор на інтелектуальний виробничий центр. Ключові компоненти, такі як полікремнієві пластини, елементи та модулі, зараз переважно виробляються за вітчизняними технологіями.
Розумніші та ефективніші фотоелектричні системи.
Нові технології, включаючи системи відстеження та конструкції на 1500 В, збільшують вихідну потужність фотоелектричних систем. Інтелектуальні роботи, дрони, аналітика великих даних та передові комунікаційні технології широко використовуються для експлуатації та обслуговування систем, що ще більше підвищує їхню продуктивність.
Тенденції у фотоелектричних технологіях Китаю
Як найбільший у світі ринок фотоелектричних систем, Китай відіграє ключову роль в інкубації та впровадженні нових сонячних технологій. У майбутньому країна прагне стати лідером світових інновацій у галузі промислових фотоелектричних технологій.
Вища ефективність фотоелектричних елементів.
Кристалічні кремнієві елементи збережуть домінування, а технологія PERC продовжуватиме розвиватися. Кристалічні кремнієві елементи N-типу, що використовують технології TOPCon або HJT, готові стати наступним основним варіантом, як тільки буде досягнутий баланс між їхньою економічною ефективністю. Високопродуктивні елементи, такі як перовскітні та тандемні елементи, сприятимуть подальшим проривам в ефективності в міру розвитку індустріалізації.
Вдосконалені модулі з подвійними пріоритетами: ефективність та надійність.
Такі технології, як напівелементні, черепичні та багатошинні модулі, отримають ширше впровадження. Очікується, що двосторонні модулі, що забезпечують вищу генерацію енергії, стануть поширеними завдяки новим матеріалам інкапсуляції та технологіям, що підвищують довговічність.
Розумніші, різноманітніші фотоелектричні системи.
Інвертори розвиватимуться в напрямку більшої потужності, інтелектуального керування та безперешкодної інтеграції з накопичувачами енергії. Інновації в двофазній фотоелектричній енергетиці (BIPV) та інших нових застосуваннях відкриють додаткові можливості для розвитку фотоелектричної енергетики, максимізуючи її потенціал у різних сценаріях.
