Solars store spring fremad

For at se fremtiden for solenergi skal du tage en timelang togtur ind i landet fra Shanghai og derefter en horn-blødende taxavandring gennem smog af Wuxi, en hurtigt voksende kinesisk by på fem millioner. Efter at have snoet dig gennem en industripark, vil du ankomme til hoveddøren til Suntech Power, en virksomhed, der på få år siden grundlæggelsen er blevet verdens største producent af solpaneler af krystallinsk silicium.

Solpaneler dækker hele forsiden af det vidtstrakte otte-etagers hovedkvarter. Næsten 2.600 to meter lange paneler danner den største nettilsluttede solcellefacade i verden. Sammen med en række af 1.800 mindre paneler på taget kan den generere en megawatt strøm på en solskinsdag. Det forventes at producere over en million kilowatt-timer elektricitet på et år - nok til mere end 300 mennesker i Kina.

Denne historie var en del af vores juli 2010-udgave

Se resten af problemet
Abonner

I 2001, da Suntech blev grundlagt, ville alle solpanelfabrikker i Kina, der opererede med fuld kapacitet, have taget seks måneder at bygge nok paneler til et så massivt array. Suntechs første fabrik, som åbnede i 2002, reducerede den tid til lidt mere end en måned. I dag kan virksomheden lave så mange paneler på mindre end én 12-timers vagt. Ved udgangen af dette år kunne arbejderne være færdige ved frokosttid. Suntechs produktionskapacitet er steget fra 10 megawatt om året i 2002 til langt over 1.000 megawatt i dag. Kinesisk solcelleproduktion som helhed har øget sin kapacitet fra to megawatt i 2001 til over 4.000 megawatt.

Denne hurtige vækst, drevet af ubarmhjertige omkostningsbesparelser, har gjort det muligt for kinesiske producenter at overhale dem i USA, Japan og Tyskland på mindre end et årti for at blive den største kilde til solpaneler i verden. På verdensplan tegnede kinesiske solpaneler sig for omkring halvdelen af de samlede forsendelser i 2009. Og den andel forventes at vokse i år. Af de 10 største producenter af solpaneler er halvdelen baseret i Kina. I 2007 leverede amerikanske producenter 43 procent af panelerne til et solrabatprogram i Californien. Resten kom næsten udelukkende fra Japan og Tyskland; kun 2 procent kom fra Kina. Nu leverer kinesiske virksomheder 42 procent af panelerne, og den amerikanske andel er faldet til 15 procent ifølge en analyse af Nathaniel Bullard fra Bloomberg New Energy Finance.

I 2004 kostede det i gennemsnit omkring $3,20 per watt at lave siliciumsolpaneler. Ifølge solcelle-industrianalytikere hos Photon Consulting i Boston kan en kinesisk producent nu lave dem for så lidt som $1,28 per watt, mens den billigste vestlige producent vil producere sammenlignelig teknologi for omkring $2,00 per watt. Ikke alene har denne omkostningsfordel gjort kinesiske producenter dominerende i industrien, men den har også hjulpet med at omdefinere udsigterne for solenergi, og skubbe den tættere på, hvad insiders kalder netparitet – det punkt, hvor det er lige så billigt som elektricitet på elnettet, hvoraf det meste er genereret med fossile brændstoffer. Om cirka fem år burde vi være i stand til at nå netparitet på mindst 30 til 50 procent af det globale marked, siger Zhengrong Shi, Suntechs grundlægger og administrerende direktør, taler fra sit rummelige kontor med udsigt over bagsiden af hans virksomheds enorme solcellefacade.

Solens ansigt: En enorm facade af solcellepaneler hilser besøgende på Suntechs hovedkvarter i Wuxi, Kina.

Suntechs strategi har hidtil været at reducere omkostningerne pr. watt ved at reducere udgifterne til fremstilling af solpaneler. Men at nå netparitet vil også kræve at øge effektiviteten af panelerne, så hver enkelt producerer flere watt. Under ledelse af Shi, som var solforsker, før han blev forretningsmand, har virksomheden udviklet en ny måde at lave solpaneler på; multikrystallinske moduler lavet sidste år slog en 15 år gammel rekord for effektivitet i at konvertere sollys til elektricitet. Et par måneder senere øgede Suntech effektivitetsmærket endnu en gang. Og virksomhedens laboratorium har prototyper, der lover endnu bedre resultater. Hvis disse fremskridt slår ud, kan det endelig rydde vejen for Shis drøm om overkommelig solenergi.

Rigdomme og Pjalter

På mange måder afspejler Shi kompleksiteten i det moderne Kina. Selvom han blev født og voksede op mindre end 100 kilometer fra sine fabrikker i Wuxi, begyndte han sin karriere i Australien, hvor han boede i et årti og blev statsborger, før han vendte tilbage til Kina i 2000 for at drage fordel af landets økonomiske boom. Jeg skal have visum for at arbejde i Kina, siger Shi med en antydning af australsk accent og griner. På trods af sin rigdom og ledende stilling har han den afslappede, men selvsikre luft som en forsker, iført en enkel sportsfrakke og stribet skjorte med åben krave. Men hans afslappede udseende og afslappede australske manerer modsiger hans ambitioner og hans tætte forbindelser til sit hjemland. Flere eksemplarer af magasinforsider med ham som solkongen ( Forbes Asien ) og Kinas nye konge af sol ( Formue ) er arrangeret omhyggeligt omkring hans rummelige kontor, midt i citater fra nationale akademier og andre priser. I entréen hilser man besøgende i en enorm version af Ch'an Chu, det kinesiske symbol på velstand – en stentudse, der griber en mønt på størrelse med en middagstallerken i munden.

Figuren, som også er et symbol på held, er passende. I 2005, da oliepriserne var volatile, og mange lande, især i Europa, pressede på for at reducere kuldioxidemissionerne, tog Shi Suntech på børsen i New York. I 2006 blev han den syvende-rigeste mand i Kina med en nettoformue på over 1,4 milliarder dollars ifølge Forbes . Men manden, der gjorde Suntech muligt, kom næsten slet ikke ind i solenergi.

Shis forældre, landbønder efterladt nødlidende af hungersnød, der plagede Kina i begyndelsen af 1960'erne, blev tvunget til at opgive ham til adoption til en nær familieven, da han var et lille barn. Han udmærkede sig i skolen og opnåede i sidste ende en bachelorgrad i optisk videnskab og en master i laserfysik. Shi søgte om at studere i udlandet, som mange talentfulde studerende gjorde i Kina i slutningen af 1980'erne. Han blev godkendt - ikke til studier i USA, som han havde forventet, men i Australien. Da han ikke vidste lidt om landet, stolede han på et forslag fra en af sine kolleger om, at han skulle møde Martin Green, direktøren for Photovoltaics Center of Excellence ved University of New South Wales, som var berømt for at opfinde en tilgang til siliciumsolceller, der opnået rekordeffektivitet. Han søgte en betalt forskerstilling, men Green afviste mig straks, husker Shi. I stedet overtalte Green ham til at læse til ph.d. Han afsluttede uddannelsen på kun to et halvt år, og i 1995 begyndte han at arbejde hos Pacific Solar, en startup udvundet af Greens laboratorium, der kommercialiserede en ny type tyndfilmsolcelle.

I 2000 var Shi administrerende direktør for opstarten, men nyheder om solindustriens vækst i Europa og Japan gjorde ham utålmodig. Jeg så muligheden for, at solen boomer, siger han. I mellemtiden tog Pacific Solars teknologi for lang tid at bringe på markedet. Tyndfilm på det tidspunkt var ikke helt klar endnu, siger Shi. Han så også en mulighed i Kina, hvor omkostningerne var lave, og ingen rigtig forstod teknologien og industrien. Efter 10 år i udlandet vendte han tilbage til Kina og præsenterede en forretningsplan for politikere med ansvar for Wuxi New District, en højteknologisk industripark omkring en time fra, hvor han var vokset op. Hans plan var at lave konventionelle siliciumsolpaneler og gøre det billigt. Regeringsembedsmænd afviste ham og antydede, at selv hans konservative tilgang var et skridt tidligt, husker han. Selvom venturekapitalister og store virksomheder, der tilbyder joint ventures, er almindelige nu i Kina, var de sjældne på det tidspunkt. Så Shi brugte de næste 10 måneder på at skabe forbindelser og bejle til politikere, mens han, hans kone og deres to små børn levede af hans opsparing. Den egentlige udfordring var at overbevise lokale embedsmænd om, at jeg kunne få succes i solcellebranchen og ikke kun i solcellelaboratoriet, siger han. Til sidst tilbød de ham 6 millioner dollars, indsamlet fra lokale statsdrevne virksomheder, for at starte Suntech.

Suntechs grundlægger og administrerende direktør, Zhengrong Shi, poserer på et dæk uden for sit kontor med facaden i baggrunden.

Shi holdt øje med enhver mulighed for at reducere omkostningerne. Han købte brugt udstyr. Han hjalp et japansk firma med at designe en ny maskine til gengæld for en rabat. Og hvor han kunne, fandt han måder at erstatte maskiner med billigere arbejdskraft.

Fremstillingsmetoderne Shi brugte til at få virksomheden i gang kan stadig ses på fabrikken, som er tilgængelig gennem døre på bagsiden af hovedkvarterets bygning. Arbejdere, frem for de dyre robotter, der bruges på solcellefabrikker i Japan og Vesten, overfører æggeskal-tynde siliciumwafers én efter én til stativer, der kan modstå flammende ovne, hvor temperaturen når 1.000 °C. Operationen kunne automatiseres, men menneskelig arbejdskraft koster mindre og kan reducere antallet af brud. Maskiner bruges, hvor de er det værd: På en anden station tester man effekten af færdige celler med et lysglimt, før robotarme placerer dem i skraldespandene efter ydeevne. En menneskelig besætning sorterer disse celler yderligere og identificerer fine gradueringer i den dybe blå farve. (Al denne sortering udføres for at sikre ensartetheden af de celler, der går ind i et panel.) I en anden bygning svejser arbejdere solceller sammen til strimler, og retter dem derefter ind med øjet på en lyskasse for at danne rækker og søjler af celler, der udgør et komplet solpanel. For at afslutte panelerne limer par af arbejdere rammerne sammen i hånden og renser dem af med en klud.

On Demand

Da Shi startede Suntech i 2001, kunne hans timing ikke have været bedre. Solar produktion i Kina var næsten ikke-eksisterende, så han havde lidt indenlandsk konkurrence. Samtidig begyndte markedet på verdensplan at vokse. Prisincitamenter for solenergi, som det tyske parlament godkendte i 2000, var netop ved at træde i kraft (se Det tyske eksperiment) ; efter at disse tilskud blev øget i 2004, blev Tyskland verdens største marked for solpaneler og Suntechs største indtægtskilde.

Da andre regeringer introducerede deres egne incitamenter til at installere vedvarende energikilder, steg efterspørgslen, og bygherrer begyndte at tage en chance for de billige solpaneler, der kom ud af Kina. I 2005 og 2006 kunne jeg ikke få solpaneler, siger Barry Cinnamon, CEO for Akeena Solar, en solcelleinstallatør og en af Suntechs første kunder i Californien. Efterspørgslen var langt større end udbuddet. Ethvert firma, hvor som helst i verden, der kunne lave et stykke glas med ledninger på, der genererede elektricitet, når solen ramte, kunne sælge så mange, som de ville. Ikke alene kunne Suntech imødekomme hans krav, men det var villig til at imødekomme Akeenas anmodninger. Det interessante ved Suntech var, at de var villige til at bygge et specialdesignet solpanel til os, siger han. Ingen andre ville gøre det.

I årene efter Shi grundlagde Suntech, fordobledes det samlede antal watt produceret af solcelleindustrien omtrent hvert andet år. Suntech holdt sig foran kurven og fordoblede sin egen produktion i gennemsnit hvert år indtil 2009, hvor recessionen bremsede tingene. I år vil dens produktion sandsynligvis vokse med 100 procent igen; virksomheden vil beskæftige 12.000 medarbejdere. Regeringen gjorde for nylig Suntech berettiget til $7,3 milliarder i lån gennem den kinesiske udviklingsbank for at finansiere endnu mere ekspansion.

Kinas fremskridt
Kilde: Photon Consulting
*For de billigste producenter i hvert land

I mellemtiden er hundredvis af andre solcelleselskaber blevet grundlagt i Kina, og flere er blevet store leverandører verden over. Yingli Green Energy, der er baseret i nærheden af Beijing, har en endnu større andel af det californiske marked end Suntech, selvom det generelt producerer færre paneler. Det har også endnu lavere omkostninger. Andre, såsom JA Solar, Trina Solar og China Sunergy, vinder hurtigt varemærkeanerkendelse verden over. Meget af industrien kan spores tilbage til Green og hans laboratorium i New South Wales; tidligere elever af ham er nøgleledere i virksomheder, der tilsammen producerer 60 procent af solpanelerne fremstillet i Kina. Men hvis Green leverede meget af den tekniske træning, krediterer han Shi med forretningskyndigheden for at hjælpe med at skabe nationens blomstrende industri. Tidligere studerende har haft stor indflydelse i Kina, siger han. Men, tilføjer han, jeg vil give al æren til Zhengrong Shi for at bane vejen, som de andre har fulgt.

Grønne tricks

Da han grundlagde Suntech, vidste Shi, at det var muligt at fremstille solceller næsten dobbelt så kraftige som dem, der rullede ud af hans første fabrik. Green havde lavet dem i årevis i sit laboratorium. Hvis du ændrer de elektroniske egenskaber af de allerhøjeste kvalitet siliciumwafers i præcise mønstre og derefter sporer ekstremt fine elektriske kontakter på deres for- og bagflader for at udvinde elektronisk strøm, opfanger de resulterende celler meget mere af denne strøm, end konventionelle celler gør. Det eneste problem er, at Greens metoder er afhængige af avanceret og dyr behandlingsteknologi lånt fra halvlederindustrien. Cellerne koster omkring 100 gange så meget at lave som konventionelle solceller som dem, Suntech hidtil har produceret.

University of New South Wales havde uden held forsøgt at kommercialisere teknologien i 20 år, men Shi var fast besluttet på at finde en måde. Nøglen var at identificere billige metoder til at opnå de samme effekter med let tilgængeligt, kommercielt silicium. Med henvisning til sine 45 patenter og 65 afventende patenter hævder Suntech, at det nu er lykkedes, men det er hemmelighedsfuldt med hensyn til detaljerne. Kun tre medarbejdere har set hele processen med at lave deres nye produkter. Vi ved, at enhver, der har set hele linjen, vil blive målrettet meget, meget entusiastisk af andre virksomheder, siger Stuart Wenham, Suntechs teknologichef. Wenham, en kollega til Green's i New South Wales og Shi's i Pacific Solar, blev hentet til Suntech i 2005 for at producere de avancerede celler. Dr. Shi var så fast besluttet på at holde alt dette fortroligt, at han købte sit eget udstyrsfirma for at lave udstyret til denne teknologi, siger han.

Processen involverer udskiftning af et nøgletrin i fremstillingen af konventionelle solceller: silketryk. For at udtrække elektrisk strøm fra en celle udskriver producenter linjer af sølvpasta på dens forside. Jo tættere sammen disse elektron-

udefineret

Kinas fremskridt
Kilde: Photon Consulting
*For de billigste producenter i hvert land

ledende linjer er, jo mere effektivt vil de opsamle ladning fra silicium. Hvis for meget af cellens overflade er skygget af linjerne, kan cellen dog ikke absorbere nok lys. Jo tyndere stregerne er, jo tættere kan de komme uden at forårsage dette problem, men udskrivningsprocessen kan ikke gøre dem tyndere end omkring 120 mikrometer.

Suntech-forskerne udviklede en måde at kemisk behandle siliciumwaferen i smalle bånd. Disse behandlede områder tiltrækker sølv, som danner metallinjer på kun 20 mikrometer brede. Ud over at resultere i tyndere linjer, gør processen det muligt at spare materialeomkostninger ved at bruge wafere af silicium så tynde, at serigrafiudstyr kan knække dem, da det prægede linjerne på deres overflade. Det erstatter også en behandling, der bruges i konventionel fremstilling, der reducerer cellernes effektivitet ved at beskadige overfladen af silicium. De bedste moduler lavet med den nye teknologi omdanner omkring 18 procent af energien i lys til elektricitet – i modsætning til 13 procent for virksomhedens originale solpaneler. Næste år har Suntech til hensigt at udrulle en nyere version af teknologien, som foreløbige test tyder på vil forbedre effektiviteten med yderligere et eller to procentpoint. Forbedringen kan virke beskeden, men øget effektivitet har stor indflydelse på prisen på den resulterende elektricitet. Som tommelfingerregel kan en forbedring af effektiviteten i procentpoint reducere omkostningerne med over 6 procent.

Suntech finansierer også samarbejder med universiteter, herunder New South Wales og Swinburne University of Technology i Melbourne, for at udvikle solceller, der kommer uden om en grundlæggende begrænsning af nutidens solcelleanlæg: de kan ikke absorbere alle bølgelængder i sollys, og de kan ikke konvertere al energien i mange af disse bølgelængder til elektronisk ladning. En vigtig investering er i plasmonics, som gør brug af det faktum, at metalpartikler aflejret på en celles overflade kan lede lysenergi, så den hopper frem og tilbage i cellen i stedet for at blive reflekteret ud igen. Udnyttelse af denne effekt kan gøre det muligt for forskere at reducere mængden af aktivt halvledermateriale i en solcelle i størrelsesordener eller endda at gøre celler ud af materialer langt billigere end renset, krystallinsk silicium (se lysfangende solcelleanlæg, maj/juni 2010). Disse koncepter vil sandsynligvis ikke finde vej til kommercielle produkter i de næste 10 til 20 år, siger Wenham. Men det vil de til sidst.

På kanten

På trods af Suntechs og solcelleindustriens hurtige vækst på verdensplan, bidrager solenergi stadig med en forsvindende lille del af den samlede elektricitet, der produceres hvert år. I USA er det lidt over 0,1 procent. Det er en afrundingsfejl, siger Nathaniel Bullard, analytiker for Bloomberg New Energy Finance.

Det er svært at fremskrive forløbet for den stadig lille industri. For det første er alle forudsigelser om, hvornår solenergi kan nå netparitet, fyldt med usikkerheder, siger Bullard. For blot at tage et eksempel, overvej, at solpanelerne i dag selv står for mindre end halvdelen af de samlede omkostninger ved teknologien. Omkostningerne til installation, ekstraudstyr såsom invertere, salg og markedsføring fra installatører og, altafgørende, finansiering skal også ned. Hvad mere er, når det kommer til netparitet, er prisen, som solcelleproducenter tager for deres produkter, faktisk mere betydelig end de penge, det koster at lave dem - og det vil afhænge af markedet. Hvis efterspørgslen efter solceller forbliver høj, til dels fordi regeringens incitamenter i Tyskland og andre steder understøtter det, så kan solpaneler forblive dyre nok til at holde prisen på solenergi et godt stykke over prisen på el fra nettet.

Det er heller ikke endnu klart, hvilken teknologi der er bedst egnet til udbredt brug af solenergi. Om ti år er de solpaneler, de fleste køber, måske ikke engang lavet af silicium. Det ville være svært for Suntech at skifte. Selvom det har ekspertisen til at ændre retning, afhænger dets lave produktionsomkostninger af investeringer i udstyr og aftaler med siliciumleverandører. I mellemtiden har rivaliserende virksomheder et forspring på de teknologier, der bruger andre materialer. First Solar, der er baseret i Tempe, AZ, laver tyndfilmssolceller lavet af cadmium og tellur til endnu mindre pr. watt end de kinesiske virksomheder, der fremstiller siliciumceller. Ganske vist omdanner First Solars teknologi kun omkring 11 procent af sollys til elektricitet; at relativt lav effektivitet udmønter sig i højere installationsomkostninger og begrænser de applikationer, den er god til. Alligevel tegner tyndfilm solenergi sig for en støt større andel af det samlede marked, fra 3 procent i 2003 til mere end 15 procent i dag.

Alligevel er Shi på trods af al denne usikkerhed overbevist om, at siliciumbaseret solenergi er på nippet til at blive konkurrencedygtig uden statsstøtte. Tanken om, at solenergi skal vente på et gennembrud for at nå netparitet, er noget lort, siger han. Han tilføjer: Vi taler ikke om raketvidenskab. Vi taler grundlæggende teknik.

211service.com