Competencia de las vías tecnológicas de las células fotovoltaicas

Las células solares de LONGi baten el récord mundial

El 19 de noviembre, en la 16ª Exposición y Cumbre Internacional de la Nueva Energía de China, uno de los 10 principales Fabricantes de células solares HJT en China LONGi Green Energy ha anunciado que ha recibido el último informe de certificación del Instituto de Investigación de Energía Solar de Hamelin (ISFH), Alemania. La eficiencia de conversión de las células de heterounión de silicio desarrolladas independientemente por LONGi Green Energy alcanza los 26,81%.

"Padre de la energía solar mundial" Martin Green anunció que este es actualmente el récord de eficiencia más alto del mundo para células solares basadas en silicio. También es el último récord mundial que nace después de cinco años desde que la empresa japonesa estableciera un récord de 26,7% en 2017.

Xu Xixiang, vicepresidente del Instituto Central de Investigación de Energía Verde de LONGi, dijo que, en 2017, la empresa japonesa Kaneka creó un récord de eficiencia de células de silicio monocristalino de 26,7%, que fue superado por la tecnología compuesta de heterounión + IBC.

El nuevo récord de LONGi Green Energy utiliza tecnología de heterounión, pasando de 24,7% y 25,1% a 26,81%. Xu Xixiang dijo que LONGi también está trabajando en la tecnología de heterounión + IBC, y que la eficiencia se mejorará aún más en el futuro. Además de las células de heterounión (HJT), LONGi también ha conseguido notables logros en vías técnicas como PERC y HPBC.

En la actualidad, el récord mundial de eficiencia de conversión de células PERC de corriente principal en la industria fotovoltaica es de 24,05% establecido por LONGi Green Energy, que está muy cerca del límite de eficiencia de laboratorio de 24,5% para ISFH;

A principios de este mes, LONGi Green Energy también lanzó al mercado productos de módulos fotovoltaicos equipados con tecnología HPBC. En la actualidad, la eficiencia de la producción en serie ha superado los 25%. La versión PRO con tecnología de pasivación de hidrógeno tiene una eficiencia de 25,3%, que ha superado la eficiencia de laboratorio de las células PERC.

Eficacia de la conversión: la regla de la iteración tecnológica

La eficiencia de conversión de las células fotovoltaicas es el criterio más crítico para cada iteración de la tecnología fotovoltaica. A juzgar por el récord establecido por LONGi, el valor absoluto de cada aumento no es grande, pero el impacto en las fases posteriores de la cadena industrial es especialmente significativo.

Sobre la base de una eficiencia de conversión de 20%, no es fácil aumentar la eficiencia en 1%. Desde 2017 hasta la actualidad, la eficiencia de las células PERC solo ha aumentado de unos 20,5% a unos 23,5% en la actualidad. Reducción de costes fotovoltaicos, hay métodos como el adelgazamiento de las obleas de silicio y la reducción del uso de pasta de plata, que son reducciones.

La forma más crítica es el incremento. Incremento significa que una vez mejorada la eficiencia de la batería, el coste puede disminuir de forma natural. Concretamente, la mejora de la eficiencia de la célula puede encarecer el procesamiento, pero reduce los costes de procesamiento de todas las demás piezas. Concretamente, sobre la base de 20%, cada punto porcentual de aumento de la eficiencia de conversión puede ahorrar más de 5% del coste de las centrales eléctricas posteriores, y el efecto es enorme. Por lo tanto, las empresas fotovoltaicas siempre se han esforzado por conseguir una mayor eficiencia de conversión, aunque sólo aumente en 0,01%.

Li Zhenguo, fundador y presidente de LONGi Green Energy, dijo que la tecnología de células fotovoltaicas de próxima generación, ya sea TOPCon, HPBC, HJT, incluyendo cierta integración e hibridación de estas tecnologías, la eficiencia de producción en masa de 26% a 27% se alcanzará en unos tres años.

Para el producto final de la fotovoltaica de simple unión, la producción en serie debería acercarse a la eficiencia de conversión de 27%. Al mismo tiempo, en los próximos 5-10 años, también hay margen para el desarrollo de células de doble unión, que pueden alcanzar una eficiencia de conversión experimental de 40% y una eficiencia de producción en masa de 30%-35%.

Comparación de tecnologías de baterías fotovoltaicas

Como dijo Li Zhenguo, 2022 es el primer año del estallido de las baterías de tipo N, y el desarrollo de las tecnologías de baterías fotovoltaicas de nueva generación, como TOPCon, HJT e IBC, está en pleno apogeo.

En comparación con las baterías tradicionales de tipo P, estas baterías de tipo N tienen las ventajas de una alta eficiencia de conversión, una alta bifacialidad y un bajo coeficiente de temperatura, pero el proceso de fabricación es complicado y el coste es más elevado. En general, la industria la considera la tecnología de baterías de nueva generación.

Hoy en día, la célula PERC monocristalina tipo P sigue siendo la tecnología más económica en la industria de generación de energía fotovoltaica, pero su eficiencia de producción en masa se ha acercado a su límite teórico de 24,5%, y es difícil aumentarla significativamente.

Hay quien trabaja en la tecnología de hoy, pero hay que tomarse en serio la tecnología de mañana, y entre las opciones populares como TOPCon, HJT e IBC, ¿quién puede destacar y sustituir a PERC y convertirse en la corriente dominante?

De la comparación anterior se desprende que, en el circuito actual de las pilas de tipo N, TOPCon gana en el presente, mientras que HJT gana en el futuro. Hasta cierto punto, resume muy bien la situación actual. La razón por la que las baterías TOPCon son populares a corto plazo es que la línea de producción puede mejorarse directamente a partir de la línea de producción PERC, y los beneficios económicos son mayores.

Se calcula que la capacidad de producción nacional de baterías TOPCon se acercará a los 200 GW en 2023, y se espera que los envíos superen los 100 GW. Desde una perspectiva a más largo plazo, la tecnología innovadora disruptiva representada por HJT, su proceso es más sencillo, y la vía de reducción de costes de industrialización es clara y nítida, y hay mucho margen para mejorar la eficiencia en el futuro, pero el alto coste de incompatibilidad con las líneas de producción de PERC la hace insuficiente en competitividad a corto plazo.

En la actualidad, la mayoría de las líneas de producción de baterías HJT siguen siendo principalmente a pequeña escala. Esta vez, el nuevo récord mundial de LONGi puede significar que se espera que las baterías HJT alcancen la producción en masa en 2-3 años. Se prevé que la capacidad de producción total del proyecto de baterías HJT supere los 150GW.

Sin embargo, la batería IBC es una ruta tecnológica a largo plazo de tipo plataforma, y todavía es difícil lograr la producción en masa en China. Al mismo tiempo, la prima de eficiencia clásica de IBC es difícil de cubrir la prima de coste, y se espera que las vías TBC y HBC combinadas con TOPCon y HJT atraigan la transformación industrial.

En la actualidad, no son pocas las empresas chinas que despliegan baterías IBC, como LONGi Green Energy, Aiko, una de las fabricantes de módulos fotovoltaicos en China Trina Solar, Jolywood, y una de las fabricantes de baterías solares en China JA Solar, etc. Se espera que este año se ponga en marcha una pequeña capacidad de producción. Yendo un paso más allá, el futuro de la tecnología fotovoltaica es mucho más que el "silicio". La actual batería de simple unión tiene un límite superior limitado, y la batería de doble unión tiene más espacio.

Mirando hacia la frontera de la tecnología, la eficiencia de conversión de las células de perovskita y de las células de capa fina multiunión de arseniuro de galio es superior a la de las actuales tecnologías de producción en serie. La eficiencia de conversión de las células apiladas de perovskita-silicio cristalino y las células multiunión de arseniuro de galio supera los 30%, que también son direcciones técnicas dignas de atención.

Teniendo en cuenta la experiencia histórica y las leyes de desarrollo de la industria, tanto si se opta por TOPCon, HJT u otras vías técnicas de células fotovoltaicas, la inversión en baterías de tipo N por parte de diversos agentes del mercado no sólo está en consonancia con la tendencia del cambio tecnológico, sino que también se espera que ocupe una posición más favorable en la posible remodelación de la sede de la industria. No hay bien ni mal en la tecnología en sí, y acabará industrializándose.