Na technologickej mape fotovoltaických elektrární vytvorili rôzne krajiny a podniky odlišné technologické trasy založené na svojich dotách zdrojov a priemyselných výhod. Od dominantnej kryštalickej kremíkovej technológie na trhu, až po diferencovanú konkurenciu tenko-film fotovoltaiky a až po špičkové skúmanie rozvíjajúcich sa technológií. scenáre.
1 Technológia Crystal Silicon: Absolútny hlavný prúd globálnej fotovoltaiky
Kryštalické kremíkové fotovoltaiky so zrelosťou a nákladovou efektívnosťou zaberajú viac ako 90% podielu na globálnom trhu vo fotovoltaických elektrárňach a sú ďalej rozdelené do dvoch hlavných vetiev: monokryštalický kremík a polykryštalický kremík. Čína je lídrom v monokryštalickej kremíkovej technológii, ktorá zlepšila účinnosť monokryštalických kremíkových buniek na 26,1% a znížila náklady na pod nimi 0,15 dolárov na watt prostredníctvom technologických inovácií, ako je rezanie diamantových drôtov a PERC (pasívna emiter a zadná bunka). 1,2 GW monokryštalická kremíková fotovoltaická elektráreň v Changji, Xinjiang, používa 182 mm veľké moduly s veľkým veľkým množstvom s nákladmi iba 0,18 juanov na kilowatthodinu, ktorá je o 12% nižšia ako tradičné moduly a stala sa benchmarkom pre globálny dostupný prístup k mriežke.
Polycryštalická kremíková technológia si udržuje určitý podiel na európskych a amerických trhoch, pričom jej výhodami sú jednoduché prípravy materiálu a vynikajúca odolnosť proti žiareniu. Aj keď účinnosť polykryštalických kremílových modulov First Solar je o niečo nižšia (19-20%), vykonávajú stabilne vo vysokoteplotných a vysokých púštnych elektrárňach žiarenia. Polykryštalická elektráreň s rozmermi 550 MW v Arizone má rýchlosť útlmu výkonu o 3 percentuálne body nižšiu ako monokryštalický kremík pri 45 stupňoch. Kórejské spoločnosti zvýšili čistotu materiálov na 99,999% prostredníctvom odlievania polykryštalických kremíkových technológií, čo viedlo k účinnosti polykryštalických kremíkových buniek presahujúcich 22%, ktorá získala priazeň v distribuovaných fotovoltaických elektrárňach v Nemecku.
Budúcnosť technológie kryštalického kremíka spočíva v prielome batérií typu n. Čínske bunky TopCon (pasivačný kontakt s oxidom tunela), japonské bunky HJT (heterounkcie) a bunky IBC v Európe (Cross Finger Back Contact) sa snažia o účinnosť viac ako 27%. Elektrálna stanica Topcon v HEFEI, Anhui, zvýšila svoju výrobu energie o 8% v porovnaní s tradičnými elektrárňami PERC; Demonštračná elektráreň HJT v Japonskom Hokkaido si udržuje 95% výkonnú účinnosť aj pri nízkych teplotách -20 stupňov, čo poskytuje nové riešenie pre fotovoltaické aplikácie v regiónoch s vysokou šírkou.
2 fotovoltaika tenkého filmu: Disruptor v diferencovaných scenároch
Aj keď trhový podiel na tenkej filmovej fotovoltaike je nižší ako 10%, sú nenahraditeľné v oblastiach, ako je BIPV (budovanie integrovanej fotovoltaiky) a flexibilných scenárov, ktoré vytvárajú ekosystém, ktorý doplní k kryštalickej technológii kremíka. Tenké filmy Cadmium Telluride (CDTE) sú hlavným prúdom fotovoltaiky. Prvé moduly CDTe Solar v Spojených štátoch majú účinnosť 22,1% a výrobné náklady iba 0,12 USD za watt, čo poskytuje nákladovú výhodu vo veľkých pozemných elektrárňach. Katherine fotovoltaická elektráreň v Austrálii, ktorá používa moduly CDTE 4,2 GW, je najväčšou tenkou fotovoltaickou elektrárňou na južnej pologuli. Jeho slabý výkon odozvy je o 15% vyšší ako výkon kryštalických kremíkových modulov, vďaka čomu je obzvlášť vhodný pre zamračené počasie v severnej Austrálii.
Meď indium gallium selenid (CIGS) tenké filmy sú známe svojou flexibilitou. Flexibilná zložka CIG z Meyer Burger v Nemecku, s hrúbkou iba 0,3 mm, sa môže ohnúť do oblúka 5 cm polomeru a široko sa používa v mobilných scenároch, ako sú RV a stany. Arktická výskumná stanica v Nórsku pokrýva vrchol výskumnej nádoby s filmom CIGS, aby poskytovala energiu zariadenia počas polárneho dňa, a jeho odolnosť voči chladu bola overená testovaním na -60 stupňov. Čínska skupina Hanergy Group vynakladá úsilie v oblasti budovania závesov. Projekt BIPV mrakodrapu v Šanghaji používa farebné cigs tenké komponenty, ktoré nielenže spĺňajú estetické potreby architektúry, ale tiež dosahujú ročnú výrobu energie 120000 kWh.
Perovskite tenké filmy sú najočakávanejšou vznikajúcou silou. Perovskitový modul vyvinutý Oxfordskou univerzitou vo Veľkej Británii má účinnosť 31,3%a náklady na surovinu sú iba 1/20 z kryštalického kremíka. NEOM Future City v Saudskej Arábii plánuje vybudovať solárnu elektrárňu na svete Perovskite na svete na svete, využívajúc bohaté miestne svetelné zdroje a kombináciu vysokej teploty stability Perovskitu na zníženie cieľových nákladov na elektrinu na 0,01 USD za kilowatthodinu. Trvanlivosť perovskitu sa však stále musí zlepšiť. Vonkajšie testy vo Švajčiarsku ukázali, že súčasná životnosť perovskitových komponentov pod ultrafialovým svetlom je asi 2000 hodín, čo je iba 1/5 z kryštalického kremíka. Spoločnosti na celom svete zlepšujú svoju stabilitu prostredníctvom technológie balenia.
3 Emerging Technologies: Cross -Border Prieskum fotovoltaickej budúcnosti
Integrácia fotovoltaiky s inými technológiami viedla k imaginatívnejším scenárom aplikácií. Hybridný systém fotovoltaického a solárneho tepelného tepelného tepelného tepelného tepelného tepla bol overený na elektrárni Andasol v Španielsku. Vytvára elektrinu prostredníctvom koncentrovaného fotovoltaického (CPV) a používa na zahrievanie odpadové teplo, dosahuje komplexnú účinnosť využitia energie 80%, čo je o 50% vyššia ako čisté fotovoltaické elektrárne. Výskumné stredisko SDE Boker Solar Energy Research Center v Izraeli vyvinulo fotovoltaický+odsoľovací systém morskej vody, ktorý dokáže vyrábať 1,5 litra sladkej vody na kilowatthodinu elektriny, ktorý má strategickú hodnotu v oblasti púšte na Blízkom východe.
Space Photovoltaics je konečný technologický sen. Program „Solar Power Satellite“ spoločnosti NASA sa pokúša nasadiť fotovoltaické elektrárne na obežnej dráhe Zeme, prenášať elektrinu späť na zem cez mikrovlnné rúry s účinnosťou, ktorá nie je ovplyvnená dňom, noci a počasím. Japonská Jaxa dokončila do roku 2030 testovanie 10 kW vesmírneho fotovoltaického prototypu a plánuje vybudovať demonštračný systém na úrovni megawattov. Čínska vesmírna stanica „Tiangong“ je tiež vybavená flexibilnými fotovoltaickými modulmi s účinnosťou výroby energie 30%, hromadí technický zážitok pre vesmírnu fotovoltúru.
„Rozmanitá koexistencia“ globálnej fotovoltaickej technológie je v podstate odrazom potrieb rôznych scenárov. Kryštalická technológia kremíka hľadá rovnováhu medzi účinnosťou a nákladmi, technológia tenkého filmu skúma hranice v špeciálnych scenároch a vznikajúce technológie poukazujú na budúce možnosti. Táto technologická súťaž bez „konečnej odpovede“ je transformácia fotovoltaických elektrární z jedného zariadenia na výrobu energie na energetickú infraštruktúru hlboko integrovanú s budovami, prepravou a priestorom, čím sa zrýchľuje tempo globálnej transformácie energie.