The Weekend Read: Plannen voor een volwaardige Europese PV-toeleveringsketen

Het'Het is een opwindende tijd voor de productie van zonnepanelen, nu de wereldwijde zonne-energie-industrie de behoefte aan gelokaliseerde toeleveringsketens in alle belangrijke regio's lijkt te beseffen. Europa, India en de Verenigde Staten lanceren allemaal belangrijke stimulansen en stellen plannen op voor verticaal geïntegreerde productie op een schaal die vergelijkbaar is met die in China.

Veel van de vroege innovaties op het gebied van zonne-energie vonden plaats in Europa, vóór het grootste deel van de wereld's productiecapaciteit voor PV-modules en aanverwante materialen is het afgelopen decennium naar Azië verhuisd. En aangezien Europa opnieuw probeert een lokale PV-productie-industrie te vestigen, is het'is duidelijk dat de betrokken bedrijven het continent willen behouden's reputatie als technologieleider. Tot nu toe zijn de meeste Europese plannen gericht op de productie van cellen en modules op basis van heterojunctietechnologie (HJT)– een van de meest geavanceerde celconcepten die momenteel in productie zijn en in staat zijn tot enkele van de hoogste prestaties.

"In Europa is HJT momenteel de voorkeurstechnologie voor nieuwe fabrikanten en nieuwe lijnen, in plaats van upgrades van p-type PERC," zei Karl Melkonyan, senior analist bij IHS Markit."In de afgelopen 15 tot 20 jaar heeft HJT-technologie een lange weg afgelegd, waarbij de kosten voortdurend zijn gedaald, de conversie-efficiëntie is toegenomen en andere prestatieverbeteringen zijn doorgevoerd, naast een sterke stabiliteit met een zeer lage temperatuurcoëfficiënt. Het is ook belangrijk om te vermelden dat er nog ruimte is voor verdere verbeteringen."

Wereldwijd zal HJT concurrentie ondervinden van de bestaande PERC-technologie die al zeer goed kostengeoptimaliseerd is, en van zijn belangrijkste n-type rivaal TOPCon, die in tegenstelling tot HJT kan worden geproduceerd op aangepaste PERC-lijnen."Zowel HJT als TOPCon moeten nog enkele fabricageprocessen ontwikkelen en verbeteren om kostenconcurrentievermogen te bereiken, met hogere efficiëntie, hogere doorvoer en duurzaamheid, kortere verwerkingstijd, lagere kosten en betere algehele prestaties," voegde Melkonyan toe."ik niet'denk niet dat er maar één winnaar zal zijn." Voor Europa zijn de grootste productieplannen die tot nu toe zijn aangekondigd, waaronder die van Meyer Burger in Duitsland, REC Group en Recom in Frankrijk en Enel in Italië, allemaal gericht op HJT. En terwijl deze meer gevestigde spelers hun indrukwekkende werk voortzetten om de siliciumceltechnologie te verbeteren en te optimaliseren, wachten er tal van nieuwe innovaties in de coulissen die beloven zowel bestaande plannen te ondersteunen als de productie van fotovoltaïsche cellen in nieuwe richtingen te sturen.

HJT-technologie

Met technologieën zoals HJT die dicht bij de praktische efficiëntiegrenzen van een siliciumzonnecel komen, is de industrie op zoek naar nieuwe materialen om hogere prestaties te bereiken. Perovskieten, meestal afgezet bovenop een siliciumcel om een ​​tandemapparaat te maken, zijn hier naar voren gekomen als de meest veelbelovende materialen. En hoewel ze nog op elke schaal gecommercialiseerd moeten worden, worden tandemcellen en zelfs perovskieten op zichzelf door velen gezien als de toekomst van PV.

Het in het VK/Duitsland gevestigde bedrijf Oxford PV is een van de pioniers op het gebied van tandemceltechnologie en nadert nu al de 30 procent efficiëntie met apparaten op laboratoriumschaal. Het bedrijf is van plan om voor het einde van dit jaar perovskiet-siliciummodules die zijn vervaardigd in haar vestiging in Brandenburg, Duitsland, op de markt te brengen.– enkele vertragingen hebben gezien als gevolg van Covid en aanverwante beperkingen in de toeleveringsketen. Wat de siliciumbodemcel betreft, is Oxford PV vastbesloten om HJT als de beste optie te beschouwen en ziet dit als een kans voor Europese fabrikanten om het voortouw te nemen op het gebied van technologie.

"Op dit moment zitten andere regio's tot op zekere hoogte vast aan een verouderd product in PERC, en ze willen het uitbreiden," zei Frank Averdung, CEO van Oxford PV."In Europa is de huidige productiecapaciteit marginaal, en u hoeft'dit legacy-product niet hebben. En voor ons, als we de hoogste efficiëntie willen, hebben we de best presterende onderste cel nodig, en dat is natuurlijk HJT."

Polysilicium en meer

Met de recente verstoringen, prijsstijgingen en zorgen over dwangarbeid, polysilicium's supply chain biedt een demonstratie van de noodzaak van gelokaliseerde productie van begin tot eind. Terwijl gevestigde spelers zoals Wacker en Elkem de capaciteit hebben om veel van het polysilicium te leveren dat de Europese fabrikanten de komende jaren nodig zullen hebben, zoeken anderen naar manieren om dit op te schudden en de kosten in het proces drastisch te verlagen.

De Duitse startup Nexwafe ontwikkelt een technologie die belooft de processen van polysiliciumproductie, namelijk het trekken en zagen van ingots, in slechts één stap te vervangen door siliciumwafels rechtstreeks uit chloorsilaangas te maken. Volgens de makers belooft het proces de productiekosten van wafels te halveren en meer uniforme wafels van hoge kwaliteit te produceren dan met de huidige technologie mogelijk is. Eind 2021 heeft het bedrijf€39 miljoen aan investeringen en is van plan om tegen begin 2024 een fabriek met een capaciteit van 500 MW op te schalen op zijn locatie in Bitterfeld-Wolfen, Duitsland.

Nieuwe dunnefilmtechnologieën beloven ook veel van de kosten en complexiteit te verminderen die'is inherent aan het maken van silicium PV-modules. Het Britse bedrijf Power Roll heeft onlangs een proefproductielijn voltooid voor zijn technologie, die zonnecelmateriaal deponeert in een unieke microgroefstructuur. In proefproductie werkt het bedrijf met perovskiet als celmateriaal en richt het zich op lichtgewicht en geïntegreerde toepassingen."We schatten dat wanneer we opschalen, onze technologie ongeveer 50 procent goedkoper zal zijn op basis van kapitaalinvesteringen, met een 50 procent kortere terugverdientijd dan bestaande traditionele zware silicium PV," zei Power Roll-CEO Neil Spann.

Locatie, locatie, locatie

Na de voltooiing van de 100 MW-lijn in Brandenburg, plant Oxford PV nog een 2GW-cel- en modulefabriek, maar heeft tot nu toe niet bevestigd waar deze zich zou kunnen bevinden."We staan ​​open voor elke locatie. Natuurlijk zijn we een Europees bedrijf, opgericht in het VK en we hebben productiefaciliteiten in Duitsland en we zouden liever blijven," zei Averdung."Maar tegelijkertijd kunnen we onze ogen niet sluiten als er op andere locaties substantiële voordelen zijn."

Om ervoor te zorgen dat het aantrekkelijk blijft voor de bedrijven die deze nieuwe PV-technologieën ontwikkelen, moet Europa mogelijk zijn spel verbeteren in termen van ondersteuning voor hun opschaling."Met het bedrag dat nodig is om onze vestiging in Duitsland op te schalen, moeten we ongeveer 100 miljoen euro ophalen. En momenteel hebben we'ik zie staatssteun voor misschien 10 of 12 procent daarvan," Nexwafe CEO Davor Sutija vertelde pv magazine."En vergeleken met belastinginitiatieven in de Verenigde Staten, met de programma's die nu in India worden uitgevoerd, en het niveau van staatssteun in China, maakt dit Europa een achterstand op het gebied van ondersteuning van hernieuwbare energie."

Afgezien van de proefprojecten die hun technologie demonstreren, streven zowel Nexwafe als Power Roll een bedrijfsmodel na om hun technologie in licentie te geven aan andere fabrikanten, in plaats van zelf de productie te doen; wat betekent dat zij'Het is onwaarschijnlijk dat het aan een regio gebonden is. India's Reliance New Energy Solar onlangs geïnvesteerd€25 miljoen in Nexwafe en is van plan om de technologie voor het maken van wafels te implementeren in zijn ambitieuze plannen voor een toeleveringsketen in India. Power Roll onderzoekt ook de productie van zijn dunnefilmtechnologie in India met lokale partner Thermax.

Beide bedrijven zeggen echter volop kansen te zien in Europa en willen graag een rol spelen in de regio's PV-industrie."We zullen nieuwe generaties zonne-energie ontwikkelen die ultrahoge efficiënties hebben, ook met dopinggradiënten, en nieuwe structuren. En we geloven dat het ideaal zou zijn om partners in Europa te hebben om die nieuwe innovaties op de markt te brengen" zei Sutija."Tegelijkertijd laat ons werk met Reliance zien dat er wereldwijd vraag is naar onze technologie. En vanuit investeringsperspectief moeten we wereldwijd kunnen concurreren en strategische partnerschappen creëren die ervoor zorgen dat onze technologie zich zo snel mogelijk kan verspreiden."

Waardeketens

Met zijn perovskiettechnologie heeft Oxford PV er ook voor gezorgd dat het niet afhankelijk is van materialen die in elke regio waarschijnlijk tekort komen."Wij'hebben de materialen bestudeerd die in onze perovskietcellen gaan om er zeker van te zijn dat ze'gemakkelijk beschikbaar zijn, dat ze'weer beschikbaar zijn vanuit niet-conflictgebieden en in voldoende hoeveelheden," zei het bedrijf's CTO Chris Case."Uit onze berekeningen blijkt dat er genoeg is om meer dan 30TW perovskiettechnologie te leveren, en we hebben de mogelijkheid om binnen de supply chain van Europa, indien nodig, deze kritische materialen te leveren, en ze'opnieuw beschikbaar via primaire bronnen."

Nexwafe's Sutija merkt ook op dat de geplande vestiging in Bitterfeld, in Duitsland's "zonnevallei" zal zijn chloorsilaangas kunnen betrekken bij een naastgelegen fabriek.

Zelfs met de beschikbare grondstoffen moet de hele toeleveringsketen aanwezig zijn om technologieën als deze van betekenis te kunnen laten zijn– inclusief module materiaallijst zoals glas, kozijnen etc."We moeten groei zien in de hele toeleveringsketen. Er is geen technologische drempel om dit te voorkomen, het gaat erom dat mensen vertrouwen hebben in de markt en bereid zijn te investeren," zei Averdung."Wat we nu echter moeten doen, is nadenken over versnelling, toch? En ik denk dat de politiek hier kan helpen."