به گزارش بلومبرگ، شيائوجينگ سان، رهبر تحقيقات جهاني خورشيدي در وودمكنزي (گروه تحقيقاتي در زمينه انرژي، مواد شيميايي، تجديدپذيرها، فلزات و معادن كه به ارائه دادهها، تجزيهوتحليل كتبي و مشاوره ميپردازد) گفت: «۲۰ سال اول قرن ۲۱، كاهش چشمگيري در قيمت ماژولها به خود ديد، اما سرعت كاهش در دو سال گذشته بهطور قابلتوجهي كاهش يافت. خوشبختانه، فنآوريهاي جديد باعث كاهش بيشتر هزينههاي برق ميشوند.»
صفحات خورشيدي
در سالهاي اخير نسبت به گذشته، كاهش هزينههاي پنل فتوولتائيك كندتر شده است. پيشرفت در تجهيزات قويتر خورشيدي بر اين امر تاكيد ميكند كه كاهش بيشتر هزينهها براي پيشبرد تغيير از سوختهاي فسيلي به سوخت پاك ضروري است. اگرچه مزارع شبكههاي خورشيدي ارزانتر از پيشرفتهترين نيروگاههاي زغال سنگ يا گاز هستند، صرفهجويي بيشتري لازم است تا منابع انرژي پاك با فناوري ذخيرهسازي پرهزينه كه براي انرژي بدون كربن شبانهروزي مورد نياز است هماهنگ شوند.
در كارخانههاي بزرگتر، استفاده از دستگاههاي خودكار و روشهاي كارآمدتر توليد باعث صرفهجويي مقياس، هزينه كار و مواد زائد كمتر براي بخش خورشيدي شده است درواقع متوسط هزينه يك صفحه خورشيدي از سال ۲۰۱۰ تا سال ۲۰۲۰، ۹۰ درصد كاهش يافته است.
افزايش توليد برق در هر پنل به اين معني است كه توسعهدهندگان ميتوانند همان مقدار انرژي الكتريكي را با اندازه كوچكتري تامين كنند. اين مورد بهطور بالقوه بسيار مهم است زيرا هزينه زمين، ساختوساز، مهندسي و ساير تجهيزات به اندازه قيمت پنل كاهش نيافته است. حتي ميتواند منطقي باشد كه براي فناوري پيشرفتهتر پاداشي ارائه شود. جني چيس، مدير ارشد تحقيقات خورشيدي در بلومبرگ گفت: «برخي از افراد مايل هستند هزينه بيشتري را براي يك ماژول وات بالاتر بپردازند كه به آنان امكان ميدهد انرژي بيشتري توليد كنند و از زمين خود درآمد بيشتري كسب كنند.»
سيستمهايي با قدرت بالاتر در حال ظهور هستند. در دهه گذشته، بيشتر صفحات خورشيدي حداكثر حدود ۴۰۰ وات برق توليد ميكردند. در اوايل سال ۲۰۲۰، شركتها فروش صفحات ۵۰۰ وات را آغاز كردند و در ماه ژوئن، شركت رايزن انرژي (Risen Energy) مستقر در چين يك مدل ۷۰۰ واتي ارائه كرد.
در ذيل برخي از روشهاي شركتهاي خورشيدي براي پنلهاي سوپرشارژ ( نيروي برق بيش از اندازه) معرفي شده است.
پروسكايت
در حالي كه بسياري از تحولات كنوني شامل تغييراتي در فناوريهاي موجود است، پروسكايت، نويد موفقيتي واقعي را ميدهد. پروسكايت نازكتر و شفافتر از پليسيليكون (مادهاي كه بهطور سنتي مورد استفاده قرار ميگيرد) ميتواند در بالاي صفحات خورشيدي بهصورت لايهاي قرار بگيرد تا كارايي را افزايش دهد، يا با شيشه يكپارچه شود و پنجرههاي ساختماني بسازد كه برق نيز توليد ميكنند.
كيم دوهيونگ، محقق اصلي تيم پروژه پروسكايت در شركت برق الكتريكي كره (Korea Electric Power Corp)، يكي از چندين شركت آزمايشكننده مواد گفت: «ما قادر خواهيم بود انرژي خورشيدي را به سطح بعدي برسانيم. درنهايت، اين فناوري جديد، ما را قادر ميسازد سهم بزرگي در كاهش انتشار گازهاي گلخانهاي داشته باشيم.»
پيش از اين استفاده از پروسكايت با هزينهها و مسائل فني كه مانع توليد در مقياس تجاري شده بود، به چالش كشيده شده است. اكنون نشانههايي وجود دارد كه در حال تغيير است. شركت فناوري Wuxi UtmoLight در ماه مه اعلام كرد كه قصد دارد يك خط آزمايشي را تا ماه اكتبر با توليد انبوه از سال ۲۰۲۳ آغاز كند.
صفحات دووجهي
صفحات خورشيدي بهطور معمول انرژي خود را از قسمت مقابل به خورشيد تامين ميكنند اما ميتوانند از مقدار كمي نور كه به زمين بازتاب ميشود نيز استفاده كنند. صفحات دو وجهي در سال ۲۰۱۹ محبوبيت بيشتري كسب كردند و توليدكنندگان آنها در جستجوي جذب برق اضافي با جايگزيني مواد پشتي مات با شيشههاي مخصوص هستند. آنان همچنين بهدليل ايجاد يك راه گريز موجود در قوانين ايالاتمتحده بهطور موقت ترقي كردند، قانوني كه آنان را از تعرفه محصولات چيني معاف كرد. اين روند، تامينكنندگان شيشه خورشيدي را غافلگير كرد و بهطور خلاصه باعث افزايش قيمت مواد شد. در اواخر سال گذشته، چين مقررات مربوط به ظرفيت توليد شيشه را تغيير داد و زمينهاي براي پذيرش گستردهتر فناوري دو طرفه خورشيدي فراهم شد.
پليسيليكون آلاييده
تغيير ديگري كه ميتواند باعث افزايش برق شود، انتقال از مواد سيليكوني با بار مثبت براي صفحات خورشيدي به محصولات با بار منفي يا نوع N است. مواد نوع N با آلاييدن پليسيليكون با مقدار كمي از يك عنصر با الكترون اضافي مانند فسفر ساخته ميشوند. اين مواد گرانتر هستند اما ميتوانند به اندازه ۳.۵ درصد قدرتمندتر از مادهاي باشند كه در حال حاضر غالب است. به گفته انتشارات صنعت خورشيدي (PV-Tech) انتظار ميرود محصولات در سال ۲۰۲۴ در بازار سهيم شوند و تا سال ۲۰۲۸ ماده غالب باشند.
در زنجيره تامين خورشيدي، پليسيليكون فوق تصفيه شده به شكل شمشهاي مستطيلي شكل در ميآيد كه به نوبه خود به مربعهاي فوقالعاده نازكي تبديل ميشوند كه به ويفر معروف هستند. اين ويفرها به سلولهاي خورشيدي، سيمكشي و متصل شده و صفحات خورشيدي را تشكيل ميدهند.
ويفرهاي بزرگتر، سلولهاي خورشيدي بهتر
در سال ۲۰۱۰، ويفر خورشيدي استاندارد، يك پليسيليكون ۱۵۶ ميليمتر (۶.۱۴ اينچ) مربع بود كه بهطورتقريبي به اندازه جلوي قاب CD است. اكنون، شركتها براي افزايش كارايي و كاهش هزينههاي توليد، مربعها را بزرگتر كردهاند. توليدكنندگان در حال فشردن ويفرهاي ۱۸۲ و ۲۱۰ ميليمتري هستند و به گفته سان، اندازههاي بزرگتر از حدود ۱۹ درصد سهم بازار امسال به بيش از نيمي از سال ۲۰۲۳ خواهد رسيد.
كارخانههايي كه ويفرها را به سلولهايي سيمكشي ميكنند كه الكترونهاي برانگيخته شده توسط فوتونهاي نور را به الكتريسيته تبديل ميكنند، در حال افزودن ظرفيت جديد براي طرحهايي مانند پيوند ناهمگون يا سلولهاي اتصال خنثي شده اكسيد تونلي هستند. اگرچه ساخت آنها گرانتر است، اين ساختارها به الكترونها اجازه ميدهند تا براي مدت زمان طولاني قوي باقي بمانند و باعث افزايش ميزان برق توليدي آنها ميشوند.