Pe harta tehnologică a centralelor electrice fotovoltaice, diferite țări și întreprinderi au format rute tehnologice distinctive pe baza dotărilor lor de resurse și a avantajelor industriale. De la tehnologia dominantă de siliciu cristalin de pe piață, până la concurența diferențiată a fotovoltaicilor cu film subțire și până la explorarea de ultimă oră a tehnologiilor emergente, aceste zeci de ani „bătălia drumului” nu numai că a condus descoperiri continue în eficiența fotovoltaică, ci și a modelat distribuția globală a unei valori unice în diferite scenarii, permițând fotiovoltaic puterea puterii globale să strălucească o valoare unică în diferite scenarii.
1 Crystal Silicon Technology: Mainstream -ul absolut al fotovoltaicii globale
Fotovoltaica de siliciu cristalin, cu maturitatea și rentabilitatea sa, ocupă peste 90% din cota de piață globală a centralelor fotovoltaice și sunt împărțite în continuare în două ramuri majore: siliciu monocristalin și silicon policristalin. China este un lider în tehnologia de siliciu monocristalin, care a îmbunătățit eficiența celulelor de siliciu monocristalin la 26,1% și a redus costurile la sub 0,15 dolari SUA pe watt prin inovații tehnologice, cum ar fi tăierea sârmei de diamant și Perc (emițător pasivat și celula din spate). Centrul fotovoltaic de siliciu monocristalin de 1,2 GW din Changji, Xinjiang, folosește module de dimensiuni mari de 182 mm, cu un cost de doar 0,18 yuani pe kilowatt, ceea ce este cu 12% mai mic decât modulele tradiționale și a devenit un reper pentru accesul global la rețea accesibil.
Tehnologia de siliciu policristalină menține o anumită pondere pe piețele europene și americane, avantajele sale fiind o pregătire simplă a materialelor și o rezistență excelentă la radiații. Deși eficiența modulelor de siliciu policristalin din First Solar este puțin mai mică (19-20%), acestea funcționează stabil în centralele electrice cu temperaturi ridicate și cu radiații ridicate. Centrala de siliciu policristalină de 550MW din Arizona are o rată de atenuare a puterii cu 3 puncte procentuale mai mici decât siliciul monocristalin la 45 de grade. Companiile coreene au crescut puritatea materialelor la 99,999% prin turnarea tehnologiei de siliciu policristalin, rezultând o eficiență a celulelor de siliciu policristalin care depășește 22%, ceea ce a obținut favoare în centralele fotovoltaice distribuite din Germania.
Viitorul tehnologiei siliciu cristalin constă în descoperirea bateriilor de tip N. Celulele TopCon (contactul de pasivare a oxidului de tunel) din China, celulele HJT (heterojuncție) din Japonia și celulele IBC (contactul cu spatele la spate) din Europa se străduiesc pentru eficiență de peste 27%. Centrala de 100 MW Topcon din Hefei, Anhui și -a mărit generarea de energie cu 8% în comparație cu centralele electrice tradiționale PERC; Centrala demonstrativă HJT din Hokkaido, Japonia, menține o eficiență a producției de 95% chiar și la temperaturi scăzute de -20 de grade, oferind o nouă soluție pentru aplicațiile fotovoltaice în regiunile de latitudine înaltă.
2 fotovoltaice cu film subțire: un perturbator în scenarii diferențiate
Deși cota de piață a fotovoltaicilor cu film subțire este mai mică de 10%, acestea sunt de neînlocuit în câmpuri precum BIPV (construirea de fotovoltaice integrate) și scenarii flexibile, formând un ecosistem complementar tehnologiei de siliciu cristalin. Filmele subțiri de cadmiu (CDTE) sunt mainstream-ul fotovoltaicilor cu film subțire. Modulele CDTE ale First Solar din Statele Unite au o eficiență de 22,1% și un cost de producție de doar 0,12 USD pe watt, oferind un avantaj al costurilor în centralele electrice la scară largă. Centrala fotovoltaică Katherine din Australia, folosind module CDTE de 4,2 GW, este cea mai mare centrală fotovoltaică cu film subțire din emisfera sudică. Performanța sa slabă de răspuns la lumină este cu 15% mai mare decât cea a modulelor de siliciu cristalin, ceea ce o face deosebit de potrivită pentru vremea tulbure din nordul Australiei.
Filmele subțiri de selenidă de galiu de cupru (CIGS) sunt cunoscute pentru flexibilitatea lor. Componenta flexibilă CIGS de la Meyer Burger din Germania, cu o grosime de doar 0,3 mm, poate fi îndoită într -un arc de rază de 5 cm și este utilizată pe scară largă în scenarii mobile, cum ar fi RV -uri și corturi. Stația de cercetare arctică din Norvegia acoperă partea de sus a navei de cercetare cu filmul CIGS pentru a oferi putere echipamentului în timpul zilei polare, iar rezistența la rece a fost verificată prin testare la -60 grade. Grupul Hanergy din China depune eforturi în domeniul construirii zidurilor perdelelor. Proiectul BIPV al unui zgârie -nori din Shanghai folosește componente de film subțire Cigs colorate, care nu numai că răspund nevoilor estetice ale arhitecturii, dar obțin și o generație anuală de energie de 120000 kWh.
Filmele subțiri perovskite sunt cea mai așteptată forță emergentă. Modulul Perovskite dezvoltat de Universitatea Oxford din Marea Britanie are o eficiență de 31,3%, iar costul materiei prime este doar 1/20 din cel al siliciului cristalin. Neom Future City din Arabia Saudită intenționează să construiască prima centrală solară perovskită la nivel GW din lume, folosind resurse locale abundente de lumină locală și combinând stabilitatea la temperaturi ridicate a Perovskitei pentru a reduce costul de energie electrică țintă la 0,01 dolari SUA pe kilowatt. Cu toate acestea, durabilitatea perovskitei trebuie să fie îmbunătățită în continuare. Testele exterioare din Elveția au arătat că durata de viață actuală a componentelor perovskite sub lumină ultravioletă este de aproximativ 2000 de ore, ceea ce reprezintă doar 1/5 din cea a siliciului cristalin. Companiile din întreaga lume își îmbunătățesc stabilitatea prin tehnologia de ambalare.
3 tehnologii emergente: explorarea transfrontalieră a viitorului fotovoltaic
Integrarea fotovoltaice cu alte tehnologii a dat naștere unor scenarii de aplicare mai imaginative. Sistemul hibrid de termic fotovoltaic și solar a fost validat la centrala Andasol din Spania. Generează energie electrică prin fotovoltaic concentrat (CPV) și folosește căldură reziduală pentru încălzire, obținând o eficiență cuprinzătoare a utilizării energetice de 80%, care este cu 50% mai mare decât centralele fotovoltaice pure. Centrul de cercetare a energiei solare SDE Boker din Israel a dezvoltat un sistem fotovoltaic+de desalinizare a apei de mare care poate produce 1,5 litri de apă dulce pe kilowatt oră de electricitate, care are valoare strategică în regiunea deșertului Orientului Mijlociu.
Fotovoltaica spațială este visul tehnologic final. Programul „Satelita de energie solară” al NASA încearcă să implementeze centrale fotovoltaice pe orbita Pământului, transmitând electricitatea înapoi la sol prin microunde cu eficiență neafectată de zi, noapte și vreme. JAXA din Japonia a finalizat testarea unui prototip fotovoltaic spațial de 10kW și intenționează să construiască un sistem de demonstrație la nivel megawatt până în 2030. Stația spațială „Tiangong” din China este, de asemenea, echipată cu module fotovoltaice flexibile, cu o eficiență de generare de energie de 30%, acumulând experiență tehnică pentru fotovoltaica spațială.
„Coexistența diversă” a tehnologiei fotovoltaice globale este în esență o reflectare a nevoilor diferitelor scenarii. Tehnologia cristalină de siliciu caută un echilibru între eficiență și cost, tehnologia de film subțire explorează granițele în scenarii speciale, iar tehnologiile emergente indică posibilitățile viitoare. Această concurență tehnologică fără un „răspuns final” transformă centralele fotovoltaice de la un singur dispozitiv de generare a energiei electrice în infrastructura energetică profund integrată cu clădiri, transport și spațiu, accelerând ritmul transformării globale de energie.