Il fine settimana Leggi: Piani per una catena di approvvigionamento fotovoltaica europea a tutti gli effetti

Esso'È un momento entusiasmante per la produzione fotovoltaica, con l'industria solare globale che sembra aver realizzato la necessità di catene di approvvigionamento localizzate in tutte le sue regioni chiave. Europa, India e Stati Uniti stanno tutti lanciando importanti incentivi e mettendo in atto piani per la produzione integrata verticalmente su scale paragonabili a quelle già operative in Cina.

Molte delle prime innovazioni nell'energia solare hanno avuto luogo in Europa, prima della maggior parte del mondo'La capacità di produzione di moduli fotovoltaici e relativi materiali si è spostata in Asia negli ultimi dieci anni. E poiché l'Europa cerca di nuovo di stabilire un'industria manifatturiera fotovoltaica locale, lo fa'È chiaro che le aziende coinvolte vogliono mantenere il continente's reputazione come leader tecnologico. Finora, la maggior parte dei piani europei prevede la produzione di celle e moduli basati sulla tecnologia dell'eterogiunzione (HJT)– tra i concetti di celle più avanzati attualmente in produzione e capaci di alcune delle più alte prestazioni.

"In Europa, l'HJT è attualmente la tecnologia preferita per i nuovi produttori e le nuove linee, piuttosto che per gli aggiornamenti dal PERC di tipo p," ha affermato Karl Melkonyan, analista senior di IHS Markit."Negli ultimi 15-20 anni, la tecnologia HJT ha fatto molta strada, riducendo continuamente i costi, aumentando l'efficienza di conversione e altri miglioramenti delle prestazioni, insieme a una forte stabilità con un coefficiente di temperatura molto basso. È anche importante ricordare che c'è ancora spazio per ulteriori miglioramenti."

A livello globale, HJT dovrà affrontare la concorrenza della tecnologia PERC esistente, che è già molto ben ottimizzata in termini di costi, e del suo principale rivale di tipo n TOPCon, che a differenza di HJT può essere prodotto su linee PERC adattate."Sia HJT che TOPCon devono ancora sviluppare e migliorare alcuni dei processi di produzione per raggiungere la competitività in termini di costi, con maggiori efficienze, maggiore produttività e durata, tempi di elaborazione più brevi, costi inferiori e migliori prestazioni complessive," ha aggiunto Melkonyan."io non'Non credo che ci sarà un solo vincitore." Per l'Europa, invece, i più grandi piani di produzione finora annunciati, compresi quelli di Meyer Burger in Germania, REC Group e Recom in Francia, ed Enel in Italia, sono tutti incentrati su HJT. E mentre questi attori più affermati continuano il loro impressionante lavoro per migliorare e ottimizzare la tecnologia delle celle al silicio, ci sono molte nuove innovazioni che aspettano dietro le quinte che promettono sia di supportare i piani esistenti sia di spostare la produzione fotovoltaica in nuove direzioni.

tecnologia HJT

Con tecnologie come HJT che si avvicinano ai limiti di efficienza pratica di una cella solare al silicio, l'industria è alla ricerca di nuovi materiali per raggiungere prestazioni più elevate. Le perovskiti, il più delle volte depositate sopra una cella di silicio per creare un dispositivo tandem, sono emerse come i materiali più promettenti qui. E sebbene non siano ancora commercializzate su qualsiasi scala, le celle tandem e persino le perovskiti da sole sono viste da molti come il futuro del fotovoltaico.

Oxford PV, società con sede nel Regno Unito e in Germania, è tra i pionieri della tecnologia delle celle tandem, che ha già raggiunto il 30% di efficienza con i dispositivi su scala di laboratorio. L'azienda prevede di introdurre sul mercato i moduli perovskite-silicio prodotti nella sua sede di Brandeburgo, in Germania, entro la fine di quest'anno– dopo aver visto alcuni ritardi dovuti al Covid e ai relativi vincoli di filiera. Per quanto riguarda la cella inferiore in silicio, Oxford PV è fermamente impegnata in HJT come l'opzione migliore e vede questa come un'opportunità per i produttori europei di assumere un ruolo guida nella tecnologia.

"In questo momento, altre regioni in una certa misura sono bloccate con un prodotto legacy in PERC e vogliono estenderlo," ha affermato Frank Averdung, CEO di Oxford PV."In Europa, l'attuale capacità manifatturiera è marginale e tu non lo fai'Non ho questo prodotto legacy. E per noi, se vogliamo la massima efficienza, abbiamo bisogno della cella inferiore con le migliori prestazioni, e ovviamente quella è l'HJT."

Polisilicio e oltre

Con le sue recenti interruzioni, aumenti dei prezzi e preoccupazioni per il lavoro forzato, il polisilicio's supply chain offre una dimostrazione della necessità di una produzione localizzata dall'inizio alla fine. Mentre attori affermati come Wacker ed Elkem hanno la capacità di fornire gran parte del polisilicio che sarà necessario ai produttori europei negli anni a venire, altri stanno cercando modi per scuotere questo e ridurre drasticamente i costi nel processo.

La startup tedesca Nexwafe sta sviluppando una tecnologia che promette di sostituire i processi di produzione del polisilicio, ovvero l'estrazione e il taglio dei lingotti, con un solo passaggio creando wafer di silicio direttamente dal gas clorosilano. Il processo promette, secondo i suoi creatori, di ridurre della metà i costi di produzione dei wafer e di produrre wafer più uniformi e di alta qualità di quanto sia possibile con la tecnologia attuale. Alla fine del 2021 l'azienda ha sollevato€39 milioni di investimenti e prevede di ampliare un impianto da 500 MW nel suo sito a Bitterfeld-Wolfen, in Germania, entro l'inizio del 2024.

Le nuove tecnologie a film sottile promettono inoltre di ridurre gran parte dei costi e della complessità's inerenti alla produzione di moduli fotovoltaici in silicio. La società britannica Power Roll ha recentemente completato una linea di produzione pilota per la sua tecnologia, che deposita il materiale delle celle solari in un'esclusiva struttura a microscanalatura. Nella produzione pilota l'azienda sta lavorando con la perovskite come materiale cellulare e mira ad applicazioni leggere e integrate."Stimiamo che una volta scalata, la nostra tecnologia sarà di circa il 50% più economica in base al capitale iniziale, con un periodo di ammortamento più breve del 50% rispetto al tradizionale fotovoltaico in silicio pesante esistente," ha affermato il CEO di Power Roll Neil Spann.

Posizione, posizione, posizione

Dopo il completamento della sua linea da 100 MW nel Brandeburgo, Oxford PV sta progettando un'ulteriore fabbrica di celle e moduli da 2 GW, ma finora non ha confermato dove potrebbe trovarsi."Siamo aperti a qualsiasi luogo. Naturalmente, siamo un'azienda europea, fondata nel Regno Unito e abbiamo attività di produzione in Germania e preferiremmo rimanere," disse Averdung."Ma allo stesso tempo, non possiamo chiudere gli occhi se ci sono vantaggi sostanziali in altre località."

Per garantire che rimanga attraente per le aziende che sviluppano queste nuove tecnologie fotovoltaiche, l'Europa potrebbe dover fare un passo avanti in termini di supporto per la loro espansione."L'importo necessario per ampliare il nostro sito in Germania significa che dobbiamo raccogliere circa 100 milioni di euro. E attualmente, noi'vedendo il sostegno statale per forse il 10 percento o il 12 percento di quello," Lo ha detto il CEO di Nexwafe, Davor Sutija, alla rivista pv."E rispetto alle iniziative fiscali negli Stati Uniti, ai programmi che stanno andando avanti in India e al livello di sostegno statale in Cina, questo rende l'Europa un ritardo nel sostegno alle energie rinnovabili."

A parte i progetti pilota che dimostrano la loro tecnologia, sia Nexwafe che Power Roll stanno perseguendo un modello di business di concedere in licenza la loro tecnologia ad altri produttori, piuttosto che fare la produzione da soli; intendendo loro'è improbabile che sia legato a qualsiasi regione. India's Reliance New Energy Solar ha recentemente investito€25 milioni a Nexwafe e prevede di implementare la tecnologia per la produzione di wafer nei suoi ambiziosi piani per una catena di approvvigionamento in India. Power Roll sta anche esplorando la produzione della sua tecnologia a film sottile in India con il partner locale Thermax.

Entrambe le società, tuttavia, affermano di vedere molte opportunità in Europa e sono desiderose di svolgere un ruolo nella regione's industria del fotovoltaico."Svilupperemo nuove generazioni di solari che hanno efficienze ultraelevate, anche con gradienti di drogaggio, e nuove strutture. E crediamo che sarebbe l'ideale avere partner in Europa, per portare queste nuove innovazioni sul mercato" disse Sutija."Allo stesso tempo, il nostro lavoro con Reliance mostra che c'è una domanda globale per la nostra tecnologia. E dal punto di vista degli investimenti, dobbiamo essere in grado di competere a livello globale e creare partnership strategiche che consentano alla nostra tecnologia di diffondersi il più rapidamente possibile."

Catene del valore

Con la sua tecnologia perovskite, Oxford PV ha anche evitato di fare affidamento su materiali che potrebbero essere a corto in qualsiasi regione."Noi'Abbiamo studiato i materiali che entrano nelle nostre cellule di perovskite per assicurarci che lo facciano're disponibili prontamente, che loro'disponibili da regioni non in conflitto e in quantità sufficienti," ha detto la società's CTO Chris Case."I nostri calcoli mostrano che c'è abbastanza per fornire più di 30 TW di tecnologia perovskite e abbiamo la capacità all'interno della catena di approvvigionamento europea, se necessario, di fornire questi materiali critici, e loro're disponibile da fonti primarie."

Nextwafe's Sutija rileva inoltre che la struttura prevista a Bitterfeld, in Germania's "valle solare" sarà in grado di procurarsi il gas clorosilano da una struttura situata proprio accanto.

Anche con le materie prime disponibili, affinché tecnologie come queste raggiungano una scala significativa, è necessario che sia presente anche l'intera catena di approvvigionamento– inclusa la distinta base dei moduli come vetro, cornici, ecc."Dobbiamo vedere una crescita lungo la catena di approvvigionamento. Non ci sono ostacoli tecnologici per impedirlo, si tratta di persone che hanno fiducia nel mercato e sono disposte a investire," disse Averdung."Quello che dobbiamo fare ora, però, è pensare all'accelerazione, giusto? E penso che qui la politica possa aiutare."