Lectura del fin de semana: Planes para una cadena de suministro fotovoltaica europea completa

Eso'Estamos en un momento emocionante para la fabricación fotovoltaica, ya que la industria solar mundial aparentemente se ha dado cuenta de la necesidad de cadenas de suministro localizadas en todas sus regiones clave. Europa, India y Estados Unidos están lanzando importantes incentivos y poniendo en marcha planes para la fabricación integrada verticalmente a escalas comparables a las que ya están funcionando en China.

Muchas de las primeras innovaciones en energía solar tuvieron lugar en Europa, antes de que la mayor parte del mundo'La capacidad de fabricación de módulos fotovoltaicos y materiales relacionados se trasladó a Asia durante la última década. Y mientras Europa vuelve a buscar establecer una industria de fabricación fotovoltaica local,'Está claro que las empresas involucradas quieren mantener el continente.'s reputación como líder en tecnología. Hasta ahora, el grueso de los planes europeos es producir células y módulos basados ​​en tecnología de heterounión (HJT)– entre los conceptos de celda más avanzados actualmente en producción y capaz de algunos de los más altos rendimientos.

"En Europa, HJT es actualmente la tecnología elegida por los nuevos fabricantes y las nuevas líneas, en lugar de las actualizaciones de PERC tipo p," dijo Karl Melkonyan, analista senior de IHS Markit."En los últimos 15 a 20 años, la tecnología HJT ha recorrido un largo camino, reduciendo continuamente los costos, aumentando la eficiencia de conversión y otras mejoras de rendimiento, junto con una gran estabilidad con un coeficiente de temperatura muy bajo. También es importante mencionar que todavía hay espacio para mejoras adicionales."

A nivel mundial, HJT se enfrentará a la competencia de la tecnología PERC existente que ya está muy bien optimizada en cuanto a costos, y de su principal rival de tipo n, TOPCon, que, a diferencia de HJT, se puede producir en líneas PERC adaptadas."Tanto HJT como TOPCon todavía tienen que desarrollar y mejorar algunos de los procesos de fabricación para alcanzar la competitividad de costos, con mayores eficiencias, mayor rendimiento y durabilidad, menor tiempo de procesamiento, menor costo y mejor rendimiento general." agregó Melkonyan."Yo no'No creo que haya un solo ganador." Sin embargo, para Europa, los planes de fabricación más grandes anunciados hasta ahora, incluidos los de Meyer Burger en Alemania, REC Group y Recom en Francia y Enel en Italia, se centran en HJT. Y mientras estos jugadores más establecidos continúan con su impresionante trabajo para mejorar y optimizar la tecnología de celdas de silicio, hay muchas innovaciones esperando en las alas que prometen respaldar los planes existentes y mover la fabricación fotovoltaica en nuevas direcciones.

tecnología HJT

Con tecnologías como HJT acercándose a los límites prácticos de eficiencia de una celda solar de silicio, la industria está buscando nuevos materiales para alcanzar un mayor rendimiento. Las perovskitas, que se depositan con mayor frecuencia sobre una celda de silicio para crear un dispositivo en tándem, se han convertido aquí en los materiales más prometedores. Y aunque aún no se han comercializado a ninguna escala, muchos consideran que las células en tándem e incluso las perovskitas por sí mismas son el futuro de la energía fotovoltaica.

La empresa con sede en Reino Unido/Alemania, Oxford PV, se encuentra entre los pioneros de la tecnología de celdas en tándem, y ya se acerca a la marca de eficiencia del 30 por ciento con dispositivos a escala de laboratorio. La compañía planea introducir al mercado módulos de perovskita-silicio fabricados en su sitio en Brandeburgo, Alemania, antes de finales de este año.– habiendo visto algunos retrasos debido a Covid y las limitaciones relacionadas con la cadena de suministro. En lo que respecta a la celda inferior de silicio, Oxford PV apuesta firmemente por HJT como la mejor opción y ve esto como una oportunidad para que los fabricantes europeos tomen la delantera en tecnología.

"En este momento, otras regiones hasta cierto punto están atrapadas con un producto heredado en PERC y quieren extenderlo," dijo el director ejecutivo de Oxford PV, Frank Averdung."En Europa, la capacidad de fabricación actual es marginal y no'No tengo este producto heredado. Y para nosotros, si queremos la mayor eficiencia, necesitamos la celda inferior de mejor rendimiento y, por supuesto, es HJT."

Polisilicio y más allá

Con sus recientes interrupciones, aumentos de precios y preocupaciones sobre el trabajo forzoso, el polisilicio'La cadena de suministro de s ofrece una demostración de la necesidad de una producción localizada de principio a fin. Si bien los jugadores establecidos como Wacker y Elkem tienen la capacidad de suministrar gran parte del polisilicio que necesitarán los fabricantes europeos en los próximos años, otros están buscando formas de sacudir esto y reducir drásticamente los costos en el proceso.

La startup alemana Nexwafe está desarrollando una tecnología que promete reemplazar los procesos de producción de polisilicio, es decir, la extracción y el aserrado de lingotes, con un solo paso mediante la creación de obleas de silicio directamente a partir del gas clorosilano. El proceso promete, según sus creadores, reducir a la mitad el costo de producción de obleas y producir obleas más uniformes y de alta calidad de lo que es posible con la tecnología actual. A fines de 2021, la empresa recaudó€39 millones en inversiones y planea ampliar una planta de capacidad de 500MW en su sitio en Bitterfeld-Wolfen, Alemania, a principios de 2024.

Las nuevas tecnologías de película delgada también prometen reducir gran parte del costo y la complejidad que'Es inherente a la fabricación de módulos fotovoltaicos de silicio. La empresa británica Power Roll completó recientemente una línea de producción piloto para su tecnología, que deposita material de células solares en una estructura de microranuras única. En la producción piloto, la compañía está trabajando con perovskita como material de celda y se enfoca en aplicaciones integradas y livianas."Estimamos que cuando escalamos, nuestra tecnología será aproximadamente un 50 % más barata sobre la base del capital inicial, con un período de recuperación un 50 % más corto que la energía fotovoltaica de silicio pesado tradicional existente." dijo el CEO de Power Roll, Neil Spann.

Ubicación, ubicación, ubicación

Tras la finalización de su línea de 100MW en Brandeburgo, Oxford PV está planificando una nueva fábrica de células y módulos de 2GW, pero hasta ahora no ha confirmado dónde podría ubicarse."Estamos abiertos a cualquier lugar. Por supuesto, somos una empresa europea, fundada en el Reino Unido y tenemos operaciones de fabricación en Alemania y preferiríamos quedarnos," dijo Averdung."Pero al mismo tiempo, no podemos cerrar los ojos si hay beneficios sustanciales en otros lugares."

Para garantizar que siga siendo atractivo para las empresas que desarrollan estas nuevas tecnologías fotovoltaicas, es posible que Europa deba mejorar su juego en términos de apoyo para su ampliación."La cantidad necesaria para escalar nuestro sitio en Alemania significa que tenemos que recaudar aproximadamente 100 millones de euros. Y actualmente, nosotros'viendo apoyo estatal para quizás el 10 por ciento o el 12 por ciento de eso," El CEO de Nexwafe, Davor Sutija, le dijo a pv magazine."Y en comparación con las iniciativas fiscales en los Estados Unidos, los programas que ahora avanzan en la India y el nivel de apoyo estatal en China, esto hace que Europa se quede atrás en el apoyo a las energías renovables."

Aparte de los proyectos piloto que demuestran su tecnología, tanto Nexwafe como Power Roll están siguiendo un modelo comercial de otorgar licencias de su tecnología a otros fabricantes, en lugar de hacer la fabricación ellos mismos; lo que significa que'Es poco probable que esté vinculado a alguna región. India's Reliance New Energy Solar invirtió recientemente€25 millones en Nexwafe y planea implementar la tecnología de fabricación de obleas en sus ambiciosos planes para una cadena de suministro en India. Power Roll también está explorando la fabricación de su tecnología de película delgada en India con el socio local Thermax.

Sin embargo, ambas compañías dicen que ven muchas oportunidades en Europa y están ansiosas por desempeñar un papel en la región.'industria fotovoltaica."Desarrollaremos nuevas generaciones de energía solar que tengan eficiencias ultra altas, incluso con gradientes de dopaje y estructuras novedosas. Y creemos que sería ideal tener socios en Europa, para llevar esas nuevas innovaciones al mercado." dijo Sutija."Al mismo tiempo, nuestro trabajo con Reliance muestra que existe una demanda global de nuestra tecnología. Y desde una perspectiva de inversión, debemos ser capaces de competir a nivel mundial y crear asociaciones estratégicas que permitan que nuestra tecnología se difunda lo más rápido posible."

Cadenas de valor

Con su tecnología de perovskita, Oxford PV también se ha ocupado de evitar depender de materiales que puedan escasear en cualquier región."Nosotros'He estudiado los materiales que entran en nuestras células de perovskita para asegurarnos de que'están disponibles fácilmente, que'están disponibles en regiones sin conflicto y en cantidades suficientes," dijo la empresa'Chris Case, director técnico de tecnología."Nuestros cálculos muestran que hay suficiente para entregar más de 30 TW de tecnología de perovskita, y tenemos la capacidad dentro de la cadena de suministro de Europa, si es necesario, para suministrar estos materiales críticos, y ellos'están disponibles en fuentes primarias."

Nexwafe's Sutija también señala que la instalación prevista en Bitterfeld, en Alemania's "valle solar" podrá obtener su gas clorosilano de una instalación situada justo al lado.

Incluso con las materias primas disponibles, para que tecnologías como estas alcancen una escala significativa, toda la cadena de suministro también debe estar presente.– incluida la lista de materiales del módulo, como vidrio, marcos, etc."Necesitamos ver un crecimiento en toda la cadena de suministro. No hay ningún obstáculo tecnológico que lo impida, se trata de que la gente tenga confianza en el mercado y esté dispuesta a invertir," dijo Averdung."Sin embargo, lo que tenemos que hacer ahora es pensar en la aceleración, ¿no? Y creo que aquí la política puede ayudar."