211service.com
Tyndfilms tid i solen
De lave produktionsomkostninger for solcelleanlæg, der anvender tynde film af cadmium-tellurid-halvleder, har længe været anset for at have potentialet til at løfte solenergi fra sin nichestatus som en meget dyr strømkilde, der leverer mindre end en tyvendedel af 1 procent af amerikansk elektricitet.
Solar blitz: Cadmium-tellurid tyndfilm solpaneler fremstillet af First Solar er installeret på et tag i Bamberg, Tyskland, af Blitzstrom, en tysk solsystemintegrator. Tyndfilmsteknologien begynder at konkurrere med traditionel siliciumteknologi, især i lande som Tyskland, hvor de økonomiske incitamenter er stærke.
Nu, efter to årtier, hvor cadmium-tellurid-teknologi var forfulgt af lavt strømudbytte og problemer med pålidelighed, er den pludselig ved at albue sig ind på vedvarende energimarkeder og konkurrere med nutidens dominerende solcelleteknologi: siliciumsolpaneler. Virksomheden bag denne teknologiske turnaround er Phoenix-baseret Første Solar , som siger, at teknologien i sidste ende kan være omkostningskonkurrencedygtig med konventionelle fossile brændstoffer til elektricitet.
First Solar har høstet en række store kontrakter og investeringer i løbet af det seneste år for sin tyndfilmsteknologi. First Solar lukkede et børsnotering på 400 millioner dollars i november og indgik en aftale tre måneder senere om at levere en 40 megawatt solpanelfarm i Tyskland, der vil være en af verdens største. Og tidligere på måneden afslørede virksomheden, at den har underskrevet langsigtede kontrakter med europæiske og canadiske købere om at levere 685 megawatt moduler til en værdi af 1,28 milliarder dollars. Sidstnævnte tal er især imponerende i betragtning af, at alle solcellemodulfabrikker i USA afsendte mindre end 200 megawatts solceller sidste år.
Ken Zweibel, der ledede U.S. National Renewable Energy Laboratory (NREL) Thin Film Partnership Program i mere end et årti, siger, at First Solar er brudt ud af pakken ved samtidig at opnå lavpris masseproduktion og respektabel effekt. Zweibel, der forlod NREL i januar for at lancere sit eget tyndfilmsfirma ved hjælp af lignende teknologi, forventer flere forbedringer på begge fronter. Cadmiumtellurid har en klar vej til omkostningskonkurrenceevne med konventionel energi, siger han.
Multimedier
Se billeder af tyndfilmssolpaneler.
Tyndfilmspaneler fremstilles ved at lægge overfladiske belægninger af halvledermaterialer på plader af glas, plastik eller metal – et tilsyneladende simpelt koncept, som er svært at implementere i stor skala. Især cadmium-tellurid paneler så ud til at være færdige for fem år siden da BP Solar , en arm af det London-baserede olieselskab, lukkede det, der havde været den største kommercialisering af cadmium-tellurid.
BP Solar havde åbnet et cadmium-tellurid-modulanlæg i 1998 designet til at producere otte megawatt moduler om året, men det oversteg aldrig en megawatt. At skabe film til krævende specifikationer viste sig at være sværere end forventet. Og virksomheden var bekymret over produktets image i betragtning af brugen af det giftige tungmetal cadmium. Og BP snublede på markedet, da effektiviteten, hvormed dets første kommercielle cadmium-tellurid-moduler absorberede solenergi, faldt fra 8 procent effektivitet til 6 procent efter blot et par uger på hustage.
First Solar, grundlagt i 1999 fra en forgænger startup kaldet Solar Cells og med en infusion på $250 millioner fra Walmart-grundlæggeren John Walton, blev ved med at finjustere sin fremstillingsproces. Virksomheden adresserede bekymringer om toksiciteten af cadmium ved at oprette et genbrugsprogram, der garanteret vil tage paneler tilbage ved slutningen af deres levetid. Virksomhedens embedsmænd ville ikke kommentere forud for en resultatopgørelse. Men virksomhedens dokumenter siger, at det gradvist øgede produktionen på sin første fabrik i Perrysburg, OH, fra et par hundrede kilowatt moduler om året i de første år til 75 megawatt sidste år. First Solar producerer nu mere end 100 megawatts paneler om året takket være en ny fabrik i Tyskland.
First Solar siger, at det omdanner to gange fire fods glasplader til moduler, der er klar til afsendelse på 2,5 timer, med en strømeffektivitet på over 9 procent, en stigning fra omkring 7 procent i 2004. Denne kombination, hævder First Solar, er reduceret prisen pr. watt fra $2,94 i 2004 til $1,29 i dag – en periode, hvor voksende efterspørgsel efter silicium af høj kvalitet øgede omkostningerne ved at producere siliciumpaneler til mellem $2,50 og $3,00 pr. watt eller mere.
Tyske vedvarende energiudviklere som f.eks Juwi Solar , Gehrlicher gruppe , og Lynstrøm begyndte at bruge First Solar-moduler i store taginstallationer og feltbaserede solcelleparker i 2005. I februar valgte Juwi Solar First Solars moduler til sin 40 megawatt solcellepark i Sachsen; efter færdiggørelsen i 2009 vil parkens 550.000 First Solar-moduler dække et område svarende til 160 fodboldbaner.
På Solar 2007-konferencen i Cleveland tidligere på måneden sagde First Solar COO Chip Hambro, at virksomheden forventer at sænke prisen, det tager for moduler (i modsætning til dets produktionsomkostninger) fra mere end $2 pr. watt i dag til $1,25 pr. watt eller mindre inden for fem år. Virksomheden ville gøre dette i vid udstrækning ved yderligere at øge modulernes effekt.
Zweibels opstart, PrimeStar Solar , baseret i Golden, CO, satser også på højere effektivitet. PrimeStar søger at kommercialisere et mere sofistikeret moduldesign udviklet på NREL, som holder effektivitetsrekorden for laboratoriefremstillede celler på 16,5 procent (sammenlignet med 14,5 procent for First Solars bedste laboratorieceller). Zweibel siger, at cadmiumtellurid-teknologi tilbyder en klar fysisk vej til at reducere omkostningerne ved solenergi fra 15 til 30 cents per kilowatt-time i dag til 5 cents per kilowatt-time – lige over gennemsnitsprisen for kulfyret energi i USA.
Men First Solars oprindelige anlæg i Ohio er nu stort set afskrevet, hvilket betyder tabet af en økonomisk fordel. Da First Solar producerer mere fra sin nye modulfabrik i Tyskland og en tredje fabrik, der er på vej i Malaysia, kan virksomheden have mere arbejde at gøre for at indfri sit løfte om at reducere prisen for et watt modul til mindre end $1,25.