اخبار حوزه انرژی, تکنولوژی
فناوری‌های جدید خورشیدی، هزینه تولید برق را کاهش می‌دهند
بهمن
دهه‌ها صنایع خورشیدی برای کاهش هزینه تولید برق مستقیم از خورشید تلاش کرده و اکنون بر روی قدرتمندتر ساختن صفحات تمرکز می‌کند. تولیدکنندگان با صرفه‌جویی در تولید تجهیزاتی که پیشرفتی ندارند و تحت فشار افزایش قیمت مواد اولیه هستند کار خود را در زمینه پیشرفت فناوری یعنی ساخت اجزاء بهتر و استفاده از طرح‌های پیشرفته و سطح بالا برای تولید برق بیشتر از مزارع خورشیدی یک‌اندازه ادامه می‌دهند.
به گزارش بلومبرگ، شیائوجینگ سان، رهبر تحقیقات جهانی خورشیدی در وودمکنزی (گروه تحقیقاتی در زمینه انرژی، مواد شیمیایی، تجدیدپذیرها، فلزات و معادن که به ارائه داده‌ها، تجزیه‌وتحلیل کتبی و مشاوره می‌پردازد) گفت: «۲۰ سال اول قرن ۲۱، کاهش چشمگیری در قیمت ماژول‌ها به خود دید، اما سرعت کاهش در دو سال گذشته به‌طور قابل‌توجهی کاهش یافت. خوشبختانه، فن‌آوری‌های جدید باعث کاهش بیشتر هزینه‌های برق می‌شوند.»
در سال‌های اخیر نسبت به گذشته، کاهش هزینه‌های پنل فتوولتائیک کندتر شده است. پیشرفت در تجهیزات قوی‌تر خورشیدی بر این امر تاکید می‌کند که کاهش بیشتر هزینه‌ها برای پیشبرد تغییر از سوخت‌های فسیلی به سوخت پاک ضروری است. اگرچه مزارع شبکه‌های خورشیدی ارزان‌تر از پیشرفته‌ترین نیروگاه‌های زغال سنگ یا گاز هستند، صرفه‌جویی بیشتری لازم است تا منابع انرژی پاک با فناوری ذخیره‌سازی پرهزینه که برای انرژی بدون کربن شبانه‌روزی مورد نیاز است هماهنگ شوند.
در کارخانه‌های بزرگتر، استفاده از دستگاه‌های خودکار و روش‌های کارآمدتر تولید باعث صرفه‌جویی مقیاس، هزینه کار و مواد زائد کمتر برای بخش خورشیدی شده است درواقع متوسط هزینه یک صفحه خورشیدی از سال ۲۰۱۰ تا سال ۲۰۲۰، ۹۰ درصد کاهش یافته است.
افزایش تولید برق در هر پنل به این معنی است که توسعه‌دهندگان می‌توانند همان مقدار انرژی الکتریکی را با اندازه کوچکتری تامین کنند. این مورد به‌طور بالقوه بسیار مهم است زیرا هزینه زمین، ساخت‌وساز، مهندسی و سایر تجهیزات به اندازه قیمت پنل کاهش نیافته است. حتی می‌تواند منطقی باشد که برای فناوری پیشرفته‌تر پاداشی ارائه شود. جنی چیس، مدیر ارشد تحقیقات خورشیدی در بلومبرگ گفت: «برخی از افراد مایل هستند هزینه بیشتری را برای یک ماژول وات بالاتر بپردازند که به آنان امکان می‌دهد انرژی بیشتری تولید کنند و از زمین خود درآمد بیشتری کسب کنند.»
سیستم‌هایی با قدرت بالاتر در حال ظهور هستند. در دهه گذشته، بیشتر صفحات خورشیدی حداکثر حدود ۴۰۰ وات برق تولید می‌کردند. در اوایل سال ۲۰۲۰، شرکت‌ها فروش صفحات ۵۰۰ وات را آغاز کردند و در ماه ژوئن، شرکت رایزن انرژی (Risen Energy) مستقر در چین یک مدل ۷۰۰ واتی ارائه کرد.
در ذیل برخی از روش‌های شرکت‌های خورشیدی برای پنل‌های سوپرشارژ ( نیروی برق بیش از اندازه) معرفی شده است:
پروسکایت: در حالی که بسیاری از تحولات کنونی شامل تغییراتی در فناوری‌های موجود است، پروسکایت، نوید موفقیتی واقعی را می‌دهد. پروسکایت نازک‌تر و شفاف‌تر از پلی‌سیلیکون (ماده‌ای که به‌طور سنتی مورد استفاده قرار می‌گیرد) می‌تواند در بالای صفحات خورشیدی به‌صورت لایه‌ای قرار بگیرد تا کارایی را افزایش دهد، یا با شیشه یکپارچه شود و پنجره‌های ساختمانی بسازد که برق نیز تولید می‌کنند.
کیم دوهیونگ، محقق اصلی تیم پروژه پروسکایت در شرکت برق الکتریکی کره (Korea Electric Power Corp)، یکی از چندین شرکت آزمایش‌کننده مواد گفت: «ما قادر خواهیم بود انرژی خورشیدی را به سطح بعدی برسانیم. درنهایت، این فناوری جدید، ما را قادر می‌سازد سهم بزرگی در کاهش انتشار گازهای گلخانه‌ای داشته باشیم.»
پیش از این استفاده از پروسکایت با هزینه‌ها و مسائل فنی که مانع تولید در مقیاس تجاری شده بود، به چالش کشیده شده است. اکنون نشانه‌هایی وجود دارد که در حال تغییر است. شرکت فناوری Wuxi UtmoLight در ماه مه اعلام کرد که قصد دارد یک خط آزمایشی را تا ماه اکتبر با تولید انبوه از سال ۲۰۲۳ آغاز کند.
صفحات دووجهی: صفحات خورشیدی به‌طور معمول انرژی خود را از قسمت مقابل به خورشید تامین می‌کنند اما می‌توانند از مقدار کمی نور که به زمین بازتاب می‌شود نیز استفاده کنند. صفحات دو وجهی در سال ۲۰۱۹ محبوبیت بیشتری کسب کردند و تولیدکنندگان آنها در جستجوی جذب برق اضافی با جایگزینی مواد پشتی مات با شیشه‌های مخصوص هستند. آنان همچنین به‌دلیل ایجاد یک راه گریز موجود در قوانین ایالات‌متحده به‌طور موقت ترقی کردند، قانونی که آنان را از تعرفه محصولات چینی معاف کرد. این روند، تامین‌کنندگان شیشه خورشیدی را غافلگیر کرد و به‌طور خلاصه باعث افزایش قیمت مواد شد. در اواخر سال گذشته، چین مقررات مربوط به ظرفیت تولید شیشه را تغییر داد و زمینه‌ای برای پذیرش گسترده‌تر فناوری دو طرفه خورشیدی فراهم شد.
پلی‌سیلیکون آلاییده: تغییر دیگری که می‌تواند باعث افزایش برق شود، انتقال از مواد سیلیکونی با بار مثبت برای صفحات خورشیدی به محصولات با بار منفی یا نوع N است. مواد نوع N با آلاییدن پلی‌سیلیکون با مقدار کمی از یک عنصر با الکترون اضافی مانند فسفر ساخته می‌شوند. این مواد گران‌تر هستند اما می‌توانند به اندازه ۳.۵ درصد قدرتمندتر از ماده‌ای باشند که در حال حاضر غالب است. به گفته انتشارات صنعت خورشیدی (PV-Tech) انتظار می‌رود محصولات در سال ۲۰۲۴ در بازار سهیم شوند و تا سال ۲۰۲۸ ماده غالب باشند.
در زنجیره تامین خورشیدی، پلی‌سیلیکون فوق تصفیه شده به شکل شمش‌های مستطیلی شکل در می‌آید که به نوبه خود به مربع‌های فوق‌العاده نازکی تبدیل می‌شوند که به ویفر معروف هستند. این ویفرها به سلول‌های خورشیدی، سیم‌کشی و متصل شده و صفحات خورشیدی را تشکیل می‌دهند.
ویفرهای بزرگتر، سلول‌های خورشیدی بهتر: در سال ۲۰۱۰، ویفر خورشیدی استاندارد، یک پلی‌سیلیکون ۱۵۶ میلی‌متر (۶.۱۴ اینچ) مربع بود که به‌طورتقریبی به اندازه جلوی قاب CD است. اکنون، شرکت‌ها برای افزایش کارایی و کاهش هزینه‌های تولید، مربع‌ها را بزرگتر کرده‌اند. تولیدکنندگان در حال فشردن ویفرهای ۱۸۲ و ۲۱۰ میلی‌متری هستند و به گفته سان، اندازه‌های بزرگتر از حدود ۱۹ درصد سهم بازار امسال به بیش از نیمی از سال ۲۰۲۳ خواهد رسید.
کارخانه‌هایی که ویفرها را به سلول‌هایی سیم‌کشی می‌کنند که الکترون‌های برانگیخته شده توسط فوتون‌های نور را به الکتریسیته تبدیل می‌کنند، در حال افزودن ظرفیت جدید برای طرح‌هایی مانند پیوند ناهمگون یا سلول‌های اتصال خنثی شده اکسید تونلی هستند. اگرچه ساخت آنها گران‌تر است، این ساختارها به الکترون‌ها اجازه می‌دهند تا برای مدت زمان طولانی قوی باقی بمانند و باعث افزایش میزان برق تولیدی آنها می‌شوند.
