Σχετικά με τον τεχνολογικό χάρτη των φωτοβολταϊκών σταθμών ηλεκτροπαραγωγής, οι διάφορες χώρες και οι επιχειρήσεις έχουν διαμορφώσει διακριτικές τεχνολογικές οδούς που βασίζονται στις αποφάσεις των πόρων και τα βιομηχανικά πλεονεκτήματα. Από την κυρίαρχη τεχνολογία κρυσταλλικού πυριτίου στην αγορά, στον διαφοροποιημένο ανταγωνισμό των φωτοβολταϊκών φωτοβολταϊκών και στην αιχμή της εξερεύνησης των αναδυόμενων τεχνολογιών, επιτρέποντας τη φωτοαφασιά, η "Μακλή Μάχη του Δρόμου" δεν έχει μόνο τη συνεχή ανακαλύψεις στη φωτοβολταϊκή απόδοση, αλλά και η παγκόσμια κατανομή της φωτοβολταϊκής βιομηχανίας, επιτρέποντας τη φωτοβολταϊκή ενέργεια με τη μοναδική αξία με τη μοναδική αξία με τη μοναδική αξία με διαφορετική απόσταση.
1 Τεχνολογία κρυστάλλινου πυριτίου: Το απόλυτο mainstream της παγκόσμιας φωτοβολταϊκής
Τα φωτοβολταϊκά κρυσταλλικού πυριτίου, με την ωριμότητα και την αποτελεσματικότητα του κόστους, καταλαμβάνουν πάνω από το 90% του παγκόσμιου μεριδίου αγοράς σε φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και χωρίζονται περαιτέρω σε δύο μεγάλους κλάδους: μονοκρυσταλλικό πυρίτιο και πολυκρυσταλλικό πυρίτιο. Η Κίνα είναι ηγέτης στην τεχνολογία μονοκρυσταλλικού πυριτίου, η οποία έχει βελτιώσει την αποτελεσματικότητα των κυττάρων μονοκρυσταλλικού πυριτίου στο 26,1% και μείωσε το κόστος σε κάτω από 0,15 δολάρια ανά watt μέσω τεχνολογικών καινοτομιών όπως η κοπή με διαμάντια και το PERC (παθητικοποιημένος και πίσω κύτταρο). Ο μονοκρυσταλλικός φωτοβολταϊκός σταθμός πυριτοδίου 1,2GW στο Changji, Xinjiang, χρησιμοποιεί μονάδες μεγάλου μεγέθους 182mm με κόστος μόνο 0,18 γιουάν ανά κιλοβατώρα, η οποία είναι 12% χαμηλότερη από τις παραδοσιακές ενότητες και έχει γίνει ένα σημείο αναφοράς για την προσιτή πρόσβαση στο δίκτυο.
Η τεχνολογία πολυκρυσταλλικού πυριτίου διατηρεί ένα συγκεκριμένο μερίδιο στις ευρωπαϊκές και αμερικανικές αγορές, με τα πλεονεκτήματά της να είναι απλή προετοιμασία υλικού και εξαιρετική αντοχή στην ακτινοβολία. Παρόλο που η αποτελεσματικότητα των μονάδων πολυκρυσταλλικού πυριτίου της πρώτης ηλιακής ηλιακής ενέργειας είναι ελαφρώς χαμηλότερη (19-20%), εκτελούν σταθερά σε σταθμούς υψηλής θερμοκρασίας και υψηλής ακτινοβολίας. Το εργοστάσιο ηλεκτροπαραγωγής 550MW πολυκρυσταλλικού πυριτίου στην Αριζόνα έχει ποσοστό εξασθένησης ισχύος 3 ποσοστιαίες μονάδες χαμηλότερου από το μονοκρυσταλλικό πυρίτιο σε 45 μοίρες. Οι κορεατικές εταιρείες έχουν αυξήσει την καθαρότητα των υλικών σε 99,999% μέσω της χύτευσης πολυκρυσταλλικής τεχνολογίας πυριτίου, με αποτέλεσμα μια απόδοση πολυκρυσταλλικού πυριτίου που υπερβαίνει το 22%, η οποία έχει αποκτήσει εύνοια σε κατανεμημένους φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτρικής ενέργειας στη Γερμανία.
Το μέλλον της τεχνολογίας κρυσταλλικού πυριτίου βρίσκεται στην επανάσταση των μπαταριών τύπου Ν. Τα κύτταρα TopCon (Passivation Passivation της Κίνας), τα κύτταρα HJT (Heterojunction) της Ιαπωνίας και τα κύτταρα IBC της Ευρώπης (Cross Back Back Contact) προσπαθούν όλα για αποτελεσματικότητα άνω του 27%. Ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής 100MW TopCon στο Hefei, Anhui, αύξησε την παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας κατά 8% σε σύγκριση με τους παραδοσιακούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής PERC. Ο σταθμός ηλεκτροπαραγωγής HJT στο Hokkaido της Ιαπωνίας διατηρεί απόδοση εξόδου 95% ακόμη και σε χαμηλές θερμοκρασίες -20 βαθμούς, παρέχοντας μια νέα λύση για φωτοβολταϊκές εφαρμογές σε περιοχές υψηλού γεωγραφικού πλάτους.
2 φωτοβολταϊκά λεπτής φιλμ: Ένας διαταράκτης σε διαφοροποιημένα σενάρια
Παρόλο που το μερίδιο αγοράς των φωτοβολταϊκών λεπτών μεμβρανών είναι μικρότερο από 10%, είναι αναντικατάστατα σε τομείς όπως το BIPV (Ολοκληρωμένα φωτοβολταϊκά) και τα ευέλικτα σενάρια, σχηματίζοντας ένα οικοσύστημα συμπληρωματικό της τεχνολογίας κρυσταλλικού πυριτίου. Οι λεπτές μεμβράνες Cadmium Telluride (CDTE) είναι το κύριο ρεύμα φωτοβολταϊκών λεπτών μεμβρανών. Οι μονάδες CDTE της First Solar στις Ηνωμένες Πολιτείες έχουν αποτελεσματικότητα 22,1% και κόστος παραγωγής μόνο 0,12 δολαρίων ανά watt, παρέχοντας ένα πλεονέκτημα κόστους σε μεγάλης κλίμακας μονάδες ηλεκτροπαραγωγής. Ο φωτοβολταϊκός σταθμός Katherine Photovoltaic στην Αυστραλία, χρησιμοποιώντας μονάδες 4.2GW CDTE, είναι ο μεγαλύτερος φωτοβολταϊκός σταθμός φωτοβολταϊκής παραγωγής λεπτού υδατογράφου στο νότιο ημισφαίριο. Η αδύναμη απόδοση ανταπόκρισης του φωτός είναι 15% υψηλότερη από αυτή των μονάδων κρυσταλλικού πυριτίου, καθιστώντας την ιδιαίτερα κατάλληλη για συννεφιασμένο καιρό στη βόρεια Αυστραλία.
Οι λεπτές μεμβράνες χαλκού ινδίου γαλλίου (CIGS) είναι γνωστά για την ευελιξία τους. Το CIGS Flexible Component από το Meyer Burger στη Γερμανία, με πάχος μόνο 0,3 mm, μπορεί να λυγίσει σε ένα τόξο ακτίνας 5cm και χρησιμοποιείται ευρέως σε κινητά σενάρια όπως RVs και σκηνές. Ο ερευνητικός σταθμός της Αρκτικής στη Νορβηγία καλύπτει την κορυφή του ερευνητικού σκάφους με ταινία CIGS για να παρέχει εξουσία στον εξοπλισμό κατά τη διάρκεια της πολικής ημέρας και η ψυχρή του αντίσταση έχει επαληθευτεί μέσω δοκιμών σε -60 μοίρες. Η ομάδα Hanergy της Κίνας καταβάλλει προσπάθειες στον τομέα της οικοδόμησης τοίχων κουρτίνας. Το έργο BIPV ενός ουρανοξύστη στη Σαγκάη χρησιμοποιεί χρωματιστά στοιχεία λεπτού φιλμ, τα οποία όχι μόνο ανταποκρίνονται στις αισθητικές ανάγκες της αρχιτεκτονικής, αλλά και να επιτύχουν ετήσια παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας 120000 kWh.
Οι λεπτές μεμβράνες Perovskite είναι η πιο αναμενόμενη αναδυόμενη δύναμη. Η μονάδα Perovskite που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο της Οξφόρδης στο Ηνωμένο Βασίλειο έχει αποτελεσματικότητα 31,3%και το κόστος πρώτης ύλης είναι μόνο το 1/20 του κρυσταλλικού πυριτίου. Η Neom Future City στη Σαουδική Αραβία σχεδιάζει να κατασκευάσει τον πρώτο σταθμό ηλιακής ηλεκτροπαραγωγής του Perovskite, χρησιμοποιώντας άφθονους τοπικούς φωτεινούς πόρους και συνδυάζοντας τη σταθερότητα υψηλής θερμοκρασίας του Perovskite για να μειώσει το κόστος ηλεκτρικής ενέργειας στόχου σε 0,01 δολάρια ανά κιλοβατώρα. Ωστόσο, η ανθεκτικότητα του Perovskite πρέπει ακόμα να βελτιωθεί. Οι εξωτερικές δοκιμές στην Ελβετία έδειξαν ότι η τρέχουσα διάρκεια ζωής των εξαρτημάτων Perovskite υπό υπεριώδες φως είναι περίπου 2000 ώρες, το οποίο είναι μόνο το 1/5 του κρυσταλλικού πυριτίου. Οι εταιρείες σε όλο τον κόσμο βελτιώνουν τη σταθερότητά τους μέσω της τεχνολογίας συσκευασίας.
3 Αναδυόμενες Τεχνολογίες: Διασυνοριακή Εξερεύνηση του Φωτοβολταϊκού Μέλλον
Η ενσωμάτωση των φωτοβολταϊκών με άλλες τεχνολογίες έχει προκαλέσει περισσότερα σενάρια φανταστικής εφαρμογής. Το υβριδικό σύστημα φωτοβολταϊκών και ηλιακών θερμικών έχει επικυρωθεί στον σταθμό παραγωγής ενέργειας Andasol στην Ισπανία. Δημιουργεί ηλεκτρική ενέργεια μέσω συμπυκνωμένου φωτοβολταϊκού (CPV) και χρησιμοποιεί απόβλητα θερμότητας για θέρμανση, επιτυγχάνοντας μια ολοκληρωμένη αποτελεσματικότητα χρήσης ενέργειας 80%, η οποία είναι 50% υψηλότερη από τους καθαρούς σταθμούς φωτοβολταϊκής ενέργειας. Το Κέντρο Έρευνας Ηλιακής Ενέργειας SDE Boker στο Ισραήλ έχει αναπτύξει ένα φωτοβολταϊκό σύστημα αφαλάτωσης θαλασσινού νερού που μπορεί να παράγει 1,5 λίτρα γλυκού νερού ανά κιλοβατώρα ηλεκτρικής ενέργειας, η οποία έχει στρατηγική αξία στην περιοχή της ερήμου στη Μέση Ανατολή.
Το Space Photovoltaics είναι το απόλυτο τεχνολογικό όνειρο. Το πρόγραμμα δορυφορικής ηλιακής ενέργειας της NASA προσπαθεί να αναπτύξει φωτοβολταϊκούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής στην τροχιά της Γης, μεταδίδοντας ηλεκτρική ενέργεια πίσω στο έδαφος μέσω μικροκυμάτων με αποτελεσματικότητα που δεν επηρεάζεται από τη μέρα, τη νύχτα και τον καιρό. Η JAXA της Ιαπωνίας ολοκλήρωσε τη δοκιμή ενός φωτοβολταϊκού πρωτοτύπου 10kW και σχεδιάζει να κατασκευάσει ένα σύστημα επίδειξης μεγέθους μεγέθους μέχρι το 2030. Ο διαστημικός σταθμός "Tiangong" της Κίνας είναι επίσης εξοπλισμένος με εύκαμπτες φωτοβολταϊκές ενότητες, με απόδοση παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας 30%, η συσσώρευση τεχνικής εμπειρίας για τη διαστημική φωτοβολταία.
Η "διαφορετική συνύπαρξη" της παγκόσμιας φωτοβολταϊκής τεχνολογίας είναι ουσιαστικά μια αντανάκλαση των αναγκών διαφορετικών σεναρίων. Η τεχνολογία κρυσταλλικού πυριτίου επιδιώκει ισορροπία μεταξύ της αποτελεσματικότητας και του κόστους, η τεχνολογία λεπτών φιλμ διερευνά τα όρια σε ειδικά σενάρια και οι αναδυόμενες τεχνολογίες δείχνουν τις μελλοντικές δυνατότητες. Αυτός ο ανταγωνισμός τεχνολογίας χωρίς μια "τελική απάντηση" μετατρέπει τα φωτοβολταϊκά εργοστάσια ηλεκτροπαραγωγής από μια ενιαία συσκευή παραγωγής ενέργειας σε ενεργειακή υποδομή ενσωματωμένη βαθιά με κτίρια, μεταφορές και χώρο, επιταχύνοντας τον ρυθμό του παγκόσμιου μετασχηματισμού ενέργειας.