Leia o fim de semana: Planos para uma cadeia de suprimentos fotovoltaica europeia completa

Isto'É um momento emocionante para a fabricação de PV, com a indústria solar global aparentemente percebendo a necessidade de cadeias de suprimentos localizadas em todas as suas principais regiões. Europa, Índia e Estados Unidos estão lançando grandes incentivos e colocando em prática planos para fabricação verticalmente integrada em escalas comparáveis ​​às que já estão em funcionamento na China.

Muitas das primeiras inovações em energia solar ocorreram na Europa, antes que a maior parte do mundo'A capacidade de fabricação de módulos fotovoltaicos e materiais relacionados mudou-se para a Ásia na última década. E como a Europa procura novamente estabelecer uma indústria local de fabricação de PV,'s claro que as empresas envolvidas querem manter o continente's reputação como líder em tecnologia. Até agora, a maior parte dos planos europeus é produzir células e módulos baseados na tecnologia de heterojunção (HJT)– entre os conceitos de células mais avançados atualmente em produção e capazes de alguns dos mais altos desempenhos.

"Na Europa, o HJT é atualmente a tecnologia de escolha para novos fabricantes e novas linhas, em vez de atualizações do PERC tipo p," disse Karl Melkonyan, analista sênior da IHS Markit."Nos últimos 15 a 20 anos, a tecnologia HJT percorreu um longo caminho, diminuindo continuamente o custo, aumentando a eficiência de conversão e outras melhorias de desempenho, juntamente com forte estabilidade com um coeficiente de temperatura muito baixo. Também é importante mencionar que ainda há espaço para melhorias adicionais."

Globalmente, o HJT enfrentará a concorrência da tecnologia PERC existente, que já está muito bem otimizada em termos de custo, e de seu principal rival do tipo n, o TOPCon, que, ao contrário do HJT, pode ser produzido em linhas PERC adaptadas."Tanto a HJT quanto a TOPCon ainda precisam desenvolver e melhorar alguns dos processos de fabricação para alcançar competitividade de custo, com maior eficiência, maior rendimento e durabilidade, menor tempo de processamento, menor custo e melhor desempenho geral," acrescentou Melkonyan."Eu não't acho que haverá apenas um vencedor." Para a Europa, no entanto, os maiores planos de fabricação anunciados até agora, incluindo os de Meyer Burger na Alemanha, REC Group e Recom na França e Enel na Itália, estão todos focados em HJT. E enquanto esses players mais estabelecidos continuam seu trabalho impressionante para melhorar e otimizar a tecnologia de células de silício, há muitas inovações esperando nos bastidores que prometem apoiar os planos existentes e levar a fabricação de PV em novas direções.

Tecnologia HJT

Com tecnologias como HJT se aproximando dos limites práticos de eficiência de uma célula solar de silício, a indústria está à procura de novos materiais para alcançar desempenhos mais altos. As perovskitas, na maioria das vezes depositadas em cima de uma célula de silício para criar um dispositivo tandem, surgiram como os materiais mais promissores aqui. E embora ainda não tenham sido comercializadas em qualquer escala, as células tandem e até as perovskitas por si só são vistas por muitos como o futuro do PV.

A empresa Oxford PV, com sede no Reino Unido/Alemanha, está entre as pioneiras da tecnologia de células tandem, já se aproximando da marca de 30% de eficiência com dispositivos de escala laboratorial. A empresa planeja introduzir no mercado módulos de perovskita-silício fabricados em sua fábrica em Brandemburgo, na Alemanha, antes do final deste ano– tendo visto alguns atrasos devido ao Covid e restrições relacionadas à cadeia de suprimentos. No que diz respeito à célula inferior de silício, a Oxford PV está firmemente comprometida com o HJT como a melhor opção e vê isso como uma oportunidade para os fabricantes europeus assumirem a liderança em tecnologia.

"No momento, outras regiões, até certo ponto, estão presas a um produto legado no PERC e querem estendê-lo," disse o CEO da Oxford PV, Frank Averdung."Na Europa, a capacidade de fabricação atual é marginal, e você não't tem este produto legado. E para nós, se queremos a mais alta eficiência, precisamos da célula inferior com melhor desempenho, e isso, claro, é o HJT."

Polissilício e além

Com suas recentes interrupções, aumentos de preços e preocupações com o trabalho forçado, o polissilício'A cadeia de suprimentos da empresa oferece uma demonstração da necessidade de produção localizada do início ao fim. Enquanto players estabelecidos como Wacker e Elkem têm a capacidade de fornecer grande parte do polissilício que será necessário para os fabricantes europeus nos próximos anos, outros estão procurando maneiras de sacudir isso e reduzir drasticamente os custos no processo.

A startup alemã Nexwafe está desenvolvendo uma tecnologia que promete substituir os processos de produção de polissilício, ou seja, lingotamento e serragem, com apenas uma única etapa, criando wafers de silício diretamente do gás clorosilano. O processo promete, segundo seus criadores, reduzir pela metade o custo de produção de wafers e produzir wafers mais uniformes e de alta qualidade do que é possível com a tecnologia atual. No final de 2021 a empresa levantou€39 milhões em investimentos e planeja ampliar uma planta de capacidade de 500 MW em seu site em Bitterfeld-Wolfen, Alemanha, até o início de 2024.

As novas tecnologias de filmes finos também prometem reduzir muito o custo e a complexidade que's inerentes à fabricação de módulos fotovoltaicos de silício. A empresa britânica Power Roll concluiu recentemente uma linha de produção piloto para sua tecnologia, que deposita material de células solares em uma estrutura de micro-ranhuras exclusiva. Na produção piloto, a empresa está trabalhando com a perovskita como material da célula e visando aplicações leves e integradas."Estimamos que, quando escalarmos, nossa tecnologia será cerca de 50% mais barata em uma base de capital inicial, com um período de retorno 50% menor do que o PV de silício pesado tradicional existente," disse o CEO da Power Roll, Neil Spann.

Localização, localização, localização

Após a conclusão de sua linha de 100 MW em Brandenburg, a Oxford PV está planejando mais uma fábrica de células e módulos de 2 GW, mas até agora não confirmou onde isso poderia ser localizado."Estamos abertos para qualquer local. Claro, somos uma empresa europeia, fundada no Reino Unido e temos operações de fabricação na Alemanha e preferimos ficar," disse Averdung."Mas, ao mesmo tempo, não podemos fechar os olhos se houver benefícios substanciais em outros locais."

Para garantir que permaneça atraente para as empresas que desenvolvem essas novas tecnologias fotovoltaicas, a Europa pode precisar melhorar seu jogo em termos de suporte para seu aumento de escala."O valor necessário para ampliar nosso site na Alemanha significa que temos que arrecadar aproximadamente 100 milhões de euros. E atualmente, nós'vendo o apoio do estado para talvez 10% ou 12% disso," O CEO da Nexwafe, Davor Sutija, disse à revista pv."E em comparação com as iniciativas fiscais nos Estados Unidos, com os programas agora em andamento na Índia e o nível de apoio estatal na China, isso torna a Europa um retardatário no apoio às energias renováveis."

Além dos projetos-piloto que demonstram sua tecnologia, tanto a Nexwafe quanto a Power Roll estão buscando um modelo de negócios de licenciar sua tecnologia para outros fabricantes, em vez de fabricar eles mesmos; significando que eles'É improvável que esteja vinculado a qualquer região. Índia's Reliance New Energy Solar investiu recentemente€25 milhões em Nexwafe e planeja implementar a tecnologia de fabricação de wafer em seus planos ambiciosos para uma cadeia de suprimentos na Índia. A Power Roll também está explorando a fabricação de sua tecnologia de filme fino na Índia com o parceiro local Thermax.

Ambas as empresas, no entanto, dizem que veem muitas oportunidades na Europa e desejam atuar na região's Indústria fotovoltaica."Estaremos desenvolvendo novas gerações de energia solar com eficiências ultraelevadas, inclusive com gradientes de dopagem e novas estruturas. E acreditamos que seria ideal ter parceiros na Europa, para levar essas inovações ao mercado" disse Sutija."Ao mesmo tempo, nosso trabalho com a Reliance mostra que há uma demanda global por nossa tecnologia. E do ponto de vista do investimento, precisamos ser capazes de competir globalmente e criar parcerias estratégicas que permitam que nossa tecnologia se difunda o mais rápido possível."

Cadeias de valor

Com sua tecnologia de perovskita, a Oxford PV também tomou o cuidado de evitar depender de materiais que provavelmente acabarão em qualquer região."Nós'estudamos os materiais que entram em nossas células de perovskita para ter certeza de que eles'estão prontamente disponíveis, que eles'estão disponíveis em regiões sem conflito e em quantidades suficientes," disse a empresa's CTO Chris Case."Nossos cálculos mostram que há o suficiente para fornecer mais de 30 TW de tecnologia de perovskita, e temos capacidade dentro da cadeia de suprimentos da Europa, se necessário, para fornecer esses materiais críticos, e eles'está disponível a partir de fontes primárias."

Nexwafe's Sutija também observa que a instalação planejada em Bitterfeld, na Alemanha's "vale solar" poderá obter seu gás clorosilano de uma instalação situada bem ao lado.

Mesmo com as matérias-primas disponíveis, para que tecnologias como essas alcancem escala significativa, toda a cadeia de suprimentos também precisa estar presente– incluindo lista de materiais do módulo, como vidro, molduras, etc."Precisamos ver o crescimento em toda a cadeia de suprimentos. Não há barreira tecnológica que impeça isso, trata-se de pessoas que confiam no mercado e estão dispostas a investir," disse Averdung."O que precisamos fazer agora, porém, é pensar em aceleração, certo? E acho que aqui a política pode ajudar."