Solcellemodulens effektivitet kan overstige 35 % innen 2050

Et internasjonalt forskerteam fra ledende solcelle-institusjoner og -selskaper har identifisert de viktigste FoU-trendene for det de kaller den nye æraen av multi-terawatt solceller.

Medlemmene av gruppen var alle en del av det 4. Terawatt-verkstedet, en av en serie internasjonale PV-verksteder på-høyt nivå ledet av Tysklands Fraunhofer-Institut für Solare Energiesysteme ISE (Fraunhofer ISE), US Department of Energy's National Laboratory of the Rockies, og Japans (AIST Advanced Industrial Science and Technology).

I deres nye artikkel, "Historisk og fremtidig læring for den nye æraen av multi-terawatt fotovoltaikk," som nylig ble publisert i Nature Energy, forutsier gruppen fortsatte forbedringer i PV-pris, ytelse og pålitelighet, sammen med økende oppmerksomhet på ressursbruk, utslipp og resirkulering i fremtidig design og produksjon.

"Solmodulens effektivitet kan overstige 35% gjennom tandemstrukturer innen 2050," sa Andreas Bett, direktør for Fraunhofer ISE, i et intervju med pv magazine. Han la til at celleeffektiviteten kan overstige 36 %, med lavere celle-til-tap enn i dag. "Ved slutten av første halvdel av dette århundret kan prisene på solcellemoduler falle med en faktor to."

Bett sa at både høyere effektivitet og lavere kostnader vil være avgjørende for energiomstillingen, men han ser effektivitet som den viktigste faktoren. "Høyere effektivitet betyr mindre materiale og mindre land er nødvendig for PV-installasjoner, noe som forbedrer bærekraften og reduserer de totale systemkostnadene," sa han, og la til at levetiden til solcellemoduler "sikkert" vil strekke seg utover 40 år.

Forskerne understreket at PV-industrien konsekvent har overgått tidligere anslag for modulkostnader, ytelse og integrasjon. Innovasjoner innen tandemarkitekturer og produksjon forventes for PV-teknologier som krystallinsk silisium (c-Si), kadmiumtellurid (CdTe), og kobber, indium, gallium og diselenid (CIGS) kan og bør gjøre det mulig for nye aktører å komme inn på markedet, og skape en mer globalt diversifisert celle- og modulforsyningsforsyning.

De forklarte også at de nye tandem-PV-teknologiene vil måtte definere ytelsen tydelig, sikre forutsigbar energiproduksjon, oppdage tidlige feil og håndtere ukjente nedbrytningsrisikoer, der den siste er en utfordring også for nåværende Si-moduler og kritisk for nye perovskitt-baserte teknologier.

Studien anslår at global produksjonskapasitet for solenergi kan nå rundt 3 TW innen 2050, og fremhever at bærekraft-drevet læring allerede har redusert kostnadene og vil bli stadig viktigere for solcelleindustrien for å sikre ressursene som trengs for fremtidig vekst.

"Emner for fremtidige PV-fellesskapsmøter, for eksempel den 4. Terawatt-verkstedet som informerte dette perspektivet, kan skifte til å adressere system- og-brukerbehov," konkluderte forskerne. "Investering, produksjon og adopsjon i dag vil gi globalt transformative utbytter i morgen i form av økonomisk vekst, produktivitet, jobbskaping og redusert forurensning og fattigdom."

Forskningsgruppen inkluderte forskere fra det tyske Forschungszentrum Jülich GmbH, den japanske solglassprodusenten AGC Inc, Finlands LUT-universitet, Kinas Yangtze-institutt for solteknologi, britisk perovskite-solarspesialist Oxford Photovoltaics Ltd, den kinesiske modulprodusenten Trina Solar, Saudi-Arabias KAUST Solar Center, King Abdullah University of Science and the South Technology (SWKAUST) University i Australia, blant andre den amerikanske tynnfilmprodusenten First Solar, Japans nasjonale institutt for avansert industrivitenskap og teknologi (NEDO) og den Singapore-baserte PV-produsenten Maxeon.