Mennyire versenyképes a napenergia?

Az Energy & Environmental Science szaklapban megjelent beszámoló különböző, még fejlesztés alatt álló technológiákat elemez, amelyek együttesen 52 amerikai cent / wattra csökkenthetnék a napelemek árát. Ez azt is jelenti, hogy az Egyesült Államok napfényes vidékein 6 centbe kerülne 1 kWh elektromos energia előállítása napelemek segítségével, ami megfelel a jelenlegi átlagos energia előállítási költségeknek. Az Amerikai Energiaügyi Minisztérium adatai alapján a napenergia költsége az említett tájakon ma 15 cent / kWh körül mozog, kisebb létesítmények esetében és gyakran felhős régiókban azonban jóval drágább.

A költségcsökkentés alapvető zálogát a tanulmány a hatásfok javításában látja, mivel akkor kevesebb napelem cella lenne szükséges ugyanannyi elektromos áram előállításához (feltéve, ha a magasabb hatásfokhoz vezető technológia nem drágább). Ez jó hatással lenne a telepítési költségekre is. Az 52 cent / watt eléréséhez azonban a jobb hatásfok egyedül nem elegendő. A gyártóknak vékonyabb waferekre kell átállniuk kevesebb szilícium hulladék mellett és a gyártósorokat is gyorsabbá kell tenniük. Egy nagy hatásfokú napelem cella nem csökkenti a költségeket említésre méltóan, ha pl. előállítása a gyártási folyamatot lelassítja vagy, ha vastagabb wafert igényel.

A tanulmány szerzőinak ajánlása szerint a gyártás során fokozott figyelmet kell fordítani az alapanyag hatékony felhasználására. Jelenleg a nagyteljesítményű cellák előállításához felhasznált szilícium fel hulladékként végzi. Az 1366 Technologies vállalat ezen úgy változtatna, hogy a wafert közvetlenül az olvadt szilíciumból állítja elő. Az eljárás a hagyományos olvasztást és a szilícium tömbök (ingot) szétfűrészelését feleslegessé tenné. További előny, hogy a folyamatot egyetlen gép végezné. Más vállalatok olyan technológiákon dolgoznak, amelyek az ingotokból közvetlenül – fűrészelés nélkül - hámozzák le a wafereket.

A vékonyabb waferek sem jelentenek csodafegyvert, ha nem léteznek olyan gyártósorok, amelyek anélkül képesek lennének a feldolgozásukra, hogy összetörnék őket. Elvileg 25 mikrométer vastagságú waferek is lehetségesek, ezzel szemben az ipari szabvány jelenleg 180 mikrométer a szilícium cellák esetében. Egy lehetőség, hogy a leheletvékony wafereket üveglapokra helyezik a következő gyártási lépcsőkhöz. Az üveg azután védőrétegként is szolgálna a napelem üzeme során. Egy másik ötletben, amit eredetileg a 90-es években dolgoztak ki, a waferek mágneses futószalagon, érintkezés nélkül mozognak a gyártósoron keresztül. Ehhez a nem mágneses wafert egy fém alapra viszik fel.

A beszámolóban felsorolt legtöbb technológiának még nem sikerült eljutnia a tömegtermelésig. Mindenekelőtt a fűrészelés nélküli wafergyártásban kell még néhány műszaki problémát megoldani. Néhány kérdés a sok közül: Hogyan biztosítható, hogy egy wafer megfelelő minőségű kristályszerkezettel rendelkezik és megfelelő méretű lesz? Lehet-e elég gyorsan gyártani?

A tanulmány rámutat arra, hogy nem csak egyedül a napelemek terén kell költségcsökkentést elérni. A telepítéshez szükséges áramátalakítók, a hálózathoz való csatlakozás, a telek és a finanszírozás olykor a napelem farm költségeinek 80%-át is kitehetik, de átlagban még mindig a felét. Nagyobb hatásfokú cellákkal a farmok kisebbek lehetnének, amivel a telepítési költségek is kordában tarthatók.

Tonio Buonassisi, a tanulmány főszerzője még azt is lehetségesnek tartja, hogy a napelemek költségeit hosszú távon 50 cent / watt alá lehetne szorítani. Ez azonban csak egészen új konstrukciókkal sikerülhetne, például néhány mikrométer vastagságú nanostruktúrált szilíciumrétegekkel. Ezek ideális esetben, így Buonassisi, ugyanazt a hatásfokot érnék el, mint a mai 180 mikrométeres cellák.

A tanulmány:
Powell, D. et al.: “Crystalline silicon photovoltaics: a cost analysis framework for determining technology pathways to reach baseload electricity costs”, Energy & Environmental Science, 14.2.2012 (Abstract)

Forrás: www.heise.de/tr (Technology Review)
www.mernokbazis.hu Ritzinger György