ペロブスカイト太陽光発電が商業化、収量増加が市場原理と一致

2月2日 - 今後数年間で太陽光発電容量が急速に拡大すると、商用ペロブスカイト太陽電池技術の立ち上げが促進されるだろう。

米国と欧州は、野心的な再生可能エネルギー目標を達成し、エネルギー安全保障を強化するために、太陽光発電の製造能力を拡大している。 米国のインフレ抑制法による財政支援と欧州連合が先月約束した新たな対策パッケージは、ペロブスカイト開発者が試験工場から商業規模の工場に移行するのに役立つはずだ。

グラフ: 欧州連合における年間太陽光発電設置量の予測

現在、世界のモジュール供給は確立された単結晶シリコンウェーハ技術が主流ですが、シリコンベースのセルの性能は理論上の限界に近づき、ペロブスカイト技術は急速に向上しています。

ペロブスカイト材料は結晶構造を持ち、強い光吸収と電荷特性を備えています。 太陽光発電開発者がより高い効率とより低いエネルギーコストを求める中、シリコンとペロブスカイトを組み合わせたタンデム電池が次のステップであると広く考えられています。

タンデムセルは、太陽スペクトルの赤外線部分で特に効率的な太陽電池と、青色および紫外 (UV) 範囲で最適化された太陽電池を組み合わせます。 シリコンセルの理論上の変換限界は約 29% ですが、タンデムシリコンペロブスカイトセルではこれを 43% まで高めることができます。

オックスフォードPVは今年ペロブスカイト・オン・シリコンタンデムセルの商業発売を計画しており、ほとんどのシリコンパネルの収率は約20%～22%であるのに対し、変換効率は27%、エネルギー収率は24%になると予測している。現在市場に出ています。

同社はドイツのベルリン近郊に試験工場を拡張し、2010年末までに生産量を10GWまで拡大する計画だ。

フランスでは、IPVF太陽光発電研究所がフランスのメーカーVoltec Solarと提携して、タンデム4Tペロブスカイト/シリコンセルを生産するソーラーパネル工場を建設しました。 パートナーは2025年に生産を開始し、2030年までに生産能力を5GWまで増強することを目指している。

IPVFプログラムディレクターのグレゴリー・マルケ氏はロイターイベントに対し、このプロジェクトは現在のシリコンパネルと比較してエネルギーコストを15％削減することを目指していると語った。 同研究所は、エネルギー収量が 30% に達し、エネルギー消費量と材料要件が低下すると予測しています。

ボルテック・ソーラーのルーカス・ワイス最高経営責任者（CEO）は声明で、「タンデム技術は今後10年の主流の太陽光発電技術になるだろう」と述べた。 「競争環境を変える可能性がある。」

コストの削減

メーカーによれば、ペロブスカイト技術を組み込む主な利点は、エネルギー収量の向上、輸送性の向上、二酸化炭素排出量の削減である。

セル効率が高くなると、公称モジュール電力が増加し、同じプラント容量に必要なモジュールの数が減り、システムの設置コストとバランスコストが削減されます。

また、ペロブスカイト層はシリコン設計よりもはるかに薄く、使用する材料の量が約100分の1であるとマルケ氏は述べた。

さらに、パネルメーカーRECグループの最高技術責任者シャンカール・G・スリダラ氏によると、この材料は低温かつ液体状態で処理できるため、「エネルギーと排出量を節約できるだけでなく、表面のコーティングも容易になる」という。

ペロブスカイトのコンセプトにより、より柔軟で軽量なパネルが実現され、屋根やその他の施設により簡単に設置できるようになると同氏は述べた。

ドイツはヨーロッパ最大の太陽光発電市場であり、政府は2030年までに太陽光発電容量を4倍にするという目標において、屋上太陽光発電を主要な成長分野と位置づけている。一方、12月に議員らによって暫定的に合意されたEUのRePowerEU計画では、住宅用、公共用、商業用のすべての新設が義務付けられている。屋上に太陽光パネルを設置するための一定規模の建物。 大規模太陽光発電所の開発者は、不均一なサービスが課題となる可能性がある、使われなくなった鉱山などの代替地にも目を向けています。

劣化問題を解決するにはさらなる取り組みが必要だとシュリダラ氏は指摘した。

コンポーネントの寿命はプロジェクトの経済性に影響を与え、ペロブスカイトの劣化は湿気、酸素、紫外線放射、高温によって引き起こされます。

オックスフォードPVは、モジュールの顧客が業界標準の保証を提供できるよう、シリコンと同等以下の劣化レベルを目標にしていると同社は述べた。

資金調達チャレンジ

ペロブスカイトの開発者は、他の新しいセルコンセプトよりも早く効率を向上させましたが、依然として新興技術に関連するリスクに直面しています。

実証されていない技術では資金コストが高くなり、企業はパイロットプロジェクトから商業規模の施設にステップアップするための資金調達に苦労することがよくあります。 オックスフォードPVの商用開始は、同社が新型コロナウイルスのパンデミック下でのサプライチェーンの課題や経済的逆風に取り組む中、当初の目標からは下回った。

オックスフォードＰＶのフランク・アベルダン最高経営責任者（ＣＥＯ）はロイターイベントに対し、「資金のほとんどを民間筋から確保した」と語った。 「私たちの支援の一部はドイツの地元省庁から来ており、これによりベルリン郊外にパイロット工場を拡張するための適切な条件が与えられました。」

ヨーロッパでは、EU が研究活動に資金を提供してきましたが、主に EU 国家援助規則により、活動を拡大するために利用できる資金が不足しています。 1月17日に欧州委員会のウルズラ・フォン・デア・ライエン委員長が約束したクリーンテクノロジーに対する新たな支援策は、これを変える可能性がある。 フォンデアライエン氏はスイスで開催されたダボス経済サミットで、EUは国家援助を動員し、再生可能エネルギー企業にEU資金を振り向けることを計画しており、「サプライチェーン全体に沿った戦略的プロジェクトに投資を集中する」と述べた。 EUはまた、革新的な低炭素技術に対して2020年から2030年にかけて250億ユーロ（272億ドル）の支援を提供するイノベーション基金メカニズムへの入札を再開し、投資ニーズを特定し資金を調整するために太陽光発電産業同盟を立ち上げた。

IVPF と Voltec は、フランスに工場を建設するために民間および公的資金の両方を利用することを計画しています。 たとえば、パートナーは、革新的なエネルギー ソリューションのための全国入札を通じて、パイロット ラインに対するフランス政府の資金提供にアクセスすることを検討しています。

ペロブスカイトの開発者は、リスクを軽減し、コストを削減する製造上の利益で継続的な技術の改善をバックアップする必要があります。 シリコン太陽電池は、産業規模の施設を構築するための長年の製造学習から恩恵を受けてきました。

開発者らは他の太陽電池技術の進歩にも警戒するだろうが、タンデム機能は、結晶シリコンとアモルファスシリコン薄膜を3層組み合わせた高性能HJT（ヘテロ接合）セルなどの分野での進歩からペロブスカイトコンセプトが恩恵を受けることを意味するはずだ。 RECグループは、2021年から2026年にかけてHJT製造の年間複合成長率が70%になると予想しており、将来的にはタンデムHJTペロブスカイトソリューションを生産できる2GWのHJTモジュール工場をフランスに建設する計画を立てている。

ニールは、多くのエネルギーおよびアフリカのビジネス出版物にニュースと分析を提供しています。 また、国連やアフリカ開発銀行向けにアフリカに関するレポートも執筆しています。