Na tehnološkoj mapi fotonaponskih elektrana, različite zemlje i poduzeća formirale su karakteristične tehnološke rute na temelju njihovih darovanja resursa i industrijskih prednosti. Od dominantne kristalne silicijske tehnologije na tržištu, do diferencirane konkurencije fotonaponskih tankih filmova i do vrhunskog istraživanja novih tehnologija, ova desetljeća dugačka „bitka na cesti“ ne samo da je pokrenula kontinuirane proboje u fotovoltačkoj učinkovitosti, već je i oblikovala globalnu distribuciju u cjelini u cjelini.
1 Kristalna silikonska tehnologija: Apsolutni glavni tok globalne fotonapon
Kristalna silicijsko fotonapon, sa svojom zrelošću i isplativošću, zauzimaju preko 90% globalnog tržišnog udjela u fotonaponskim elektranama, a dalje su podijeljene u dvije glavne grane: monokristalni silicij i polikristalni silicij. Kina je lider u monokristalnoj silicijskoj tehnologiji koja je poboljšala učinkovitost monokristalnih silicijskih stanica na 26,1% i smanjila troškove na ispod 0,15 američkih dolara po vat kroz tehnološke inovacije poput rezanja dijamantnih žica i PERC -a (pasivirani emit i stražnja ćelija). Monokristalna silicijska fotonaponska elektrana od 1,2 GW u Changji, Xinjiang, koristi 182 mm module velike veličine s troškovima od samo 0,18 juana po kilovat sat, što je 12% niže od tradicionalnih modula i postala je mjeri za globalni pristupačni pristup mreži.
Polikristalna silikonska tehnologija održava određeni udio na europskom i američkom tržištu, s tim da su njegove prednosti jednostavna priprema materijala i izvrsna otpornost na zračenje. Iako je učinkovitost polikristalnih silicijskih modula prvog solara nešto niža (19-20%), oni se stabilno izvode u pustinjskim elektranama s visokim temperaturama i visokim zračenjem. 550MW polikristalna silicijska elektrana u Arizoni ima stopu prigušenja snage 3 postotna boda niža od monokristalnog silicija na 45 stupnjeva. Korejske kompanije povećale su čistoću materijala na 99,999% kroz lijevanje polikristalne silicijske tehnologije, što je rezultiralo efikasnošću polikristalne silicijske ćelije veće od 22%, što je u Njemačkoj dobilo naklonost u distribuiranim fotonaponskim elektranama.
Budućnost kristalne silikonske tehnologije leži u proboju baterija N-tipa. Kineske vrhunske stanice (kontakt pasivizacije tunelskog oksida), japanske HJT (heterojunkcije) stanice i europske IBC (unakrsni kontakt za povratak) sve teže učinkovitosti od preko 27%. Elektrana TOPCON 100MW u Hefei, Anhui je povećala proizvodnju energije za 8% u usporedbi s tradicionalnim PERC elektranama; HJT demonstracijska elektrana u Hokkaidu u Japanu održava 95% izlaznu učinkovitost čak i pri niskim temperaturama od -20 stupnjeva, pružajući novo rješenje za fotonaponske primjene u regijama s visokom širinom.
2 tanko filmska fotonapon: Disruptor u diferenciranim scenarijima
Iako je tržišni udio tanko-filma fotonaponcije manji od 10%, one su nezamjenjive u poljima kao što su BIPV (izgradnja integrirane fotonaponske) i fleksibilni scenariji, formirajući ekosustav koji je komplementaran na kristalnu silicijsku tehnologiju. Tanki filmovi kadmij Telluride (CDTE) glavni su tok tanko-filma fotonaponcije. CDTE moduli First Solar-a u Sjedinjenim Državama imaju učinkovitost od 22,1%, a troškovi proizvodnje od samo 0,12 USD po vati, pružajući troškovnu prednost u velikim teretnim elektranama. Katherine fotonaponski elektrana u Australiji, koristeći CDTE module od 4,2 GW, najveća je tanko-film fotonaponska elektrana na južnoj hemisferi. Njegova slaba izvedba odgovora svjetla je 15% veća od one u kristalnim silikonskim modulima, što ga čini posebno prikladnim za oblačno vrijeme u sjevernoj Australiji.
Tanki filmovi bakrenog indija galija (CIGS) poznati su po svojoj fleksibilnosti. Fleksibilna komponenta CIGS -a iz Meyer Burger u Njemačkoj, debljine samo 0,3 mm, može se saviti u luk radijusa od 5 cm i široko se koristi u mobilnim scenarijima kao što su RVS i šatori. Arktička istraživačka stanica u Norveškoj pokriva vrh istraživačkog plovila s CIGS filmom kako bi osigurala energiju opremi tijekom polarnog dana, a njezin otpor hladnoće provjeren je testiranjem na -60 stupnjeva. Kineska Hanergy Group ulaže napore na području izgradnje zidova zavjesa. BIPV projekt nebodera u Šangaju koristi obojene CIG -ove komponente tankih filmova, koje ne samo da zadovoljavaju estetske potrebe arhitekture, već i postižu godišnju proizvodnju električne energije od 120000 kWh.
Tanki filmovi perovskita najočekivanija su sila u nastajanju. Perovskitni modul koji je razvio Sveučilište Oxford u Velikoj Britaniji ima učinkovitost od 31,3%, a trošak sirovina je samo 1/20 od kristalnog silicija. Neom Future City u Saudijskoj Arabiji planira izgraditi prvu svjetsku razinu GW Perovskite solarne elektrane, koristeći obilne lokalne lagane resurse i kombinirajući stabilnost visoke temperature perovskita kako bi smanjio ciljane troškove električne energije na 0,01 američki dolar po satu kilovat. Međutim, trajnost perovskita još uvijek treba poboljšati. Vanjski testovi u Švicarskoj pokazali su da je trenutni životni vijek komponenti perovskita pod ultraljubičastom svjetlošću oko 2000 sati, što je samo 1/5 od kristalnog silicija. Tvrtke širom svijeta poboljšavaju svoju stabilnost tehnologijom pakiranja.
3 Tehnologije u nastajanju: Prekogranično istraživanje fotonaponske budućnosti
Integracija fotonaponcije s drugim tehnologijama dovela je do maštovitijih scenarija primjene. Hibridni sustav fotonaponske i solarne topline potvrđen je u elektrani Andasol u Španjolskoj. Stvara električnu energiju koncentriranim fotonaponskim (CPV) i koristi otpadnu toplinu za grijanje, postižući sveobuhvatnu učinkovitost iskorištavanja energije od 80%, što je 50% veće od čistih fotonaponskih elektrana. SDE Boker Centar za istraživanje solarne energije u Izraelu razvio je fotonaponski+sustav za desalinizaciju morske vode koji može proizvesti 1,5 litara slatke vode po kilovatskom satu električne energije, koji ima stratešku vrijednost u pustinjskoj regiji Bliskog Istoka.
Svemirski fotonaponski je krajnji tehnološki san. NASA -in program "solarni satelit" pokušava implementirati fotonaponske elektrane u zemaljskoj orbiti, prenoseći električnu energiju natrag na zemlju kroz mikrovalne pećnice s učinkovitošću koja nije utjecala dan, noć i vremenske prilike. Japanska Jaxa dovršila je testiranje fotonaponskog prototipa svemirskog prostora od 10 kW i planira izgraditi demonstracijski sustav megavata do 2030. godine. Kineska svemirska stanica "Tiangong" također je opremljena fleksibilnim fotonaponskim modulima, s učinkovitošću proizvodnje električne energije od 30%, akumulirajući tehničko iskustvo za svemirske fotovoltaike.
"Raznoliki suživot" globalne fotonaponske tehnologije u osnovi je odraz potreba različitih scenarija. Kristalna silikonska tehnologija traži ravnotežu između učinkovitosti i troškova, tanko filmska tehnologija istražuje granice u posebnim scenarijima, a nove tehnologije ukazuju na buduće mogućnosti. Ovo tehnološko natjecanje bez "krajnjeg odgovora" transformira fotonaponske elektrane iz uređaja za proizvodnju jednog energetike u energetsku infrastrukturu duboko integriranu sa zgradama, transportom i prostorom, ubrzavajući tempo globalne energetske transformacije.