新型太阳能电池和面板如何具有经济可行性

2019-10-10 09:53:59

一项新的研究表明,与太阳能发电行业内的普遍看法相反,新型太阳能电池和面板不一定要持续25到30年才能在当今市场上具有经济可行性。

相反,即使对于电网规模的安装,初始使用寿命短至10年的太阳能电池板有时也具有经济意义-因此有可能为有前途的新太阳能光伏技术打开大门,这些新技术被认为不足以广泛使用。

乔特·吉恩(Joel Jean)是麻省理工学院前博士后,新兴公司Swift Solar的首席执行官,在一篇名为《焦耳》的论文中对新发现进行了描述。VladimirBulovi,电气工程和计算机科学教授,麻省理工学院的主任。美国科罗拉多州国家可再生能源实验室(NREL)的迈克尔·伍德豪斯(Michael Woodhouse)。

“当您与太阳能领域的人们交谈时,他们会说任何新的太阳能电池板必须使用25年。”“如果有人提出一种具有10年使用寿命的新技术,那么没人会去看它。这被认为是该领域的常识,这简直是残酷的。”

Jean补充说:“这是一个巨大的障碍,因为您无法证明在一两年或什至10年内有25年的使用寿命。”他说,这种推论使许多有前途的新技术停滞不前,因为传统的晶体硅技术在商业太阳能市场中占绝对优势。但是,研究人员发现,事实并非如此。

他说:“我们必须记住,人们最终关心的不是面板的成本;而是电力的平均成本。”换句话说,它是在系统使用寿命内交付的每千瓦时的实际成本,包括面板,逆变器,机架,布线,土地,安装人工,许可,电网互连以及其他系统组件的成本,以及维护费用。

今天太阳能行业的经济状况与过去不同的部分原因是,到目前为止,面板(也称为模块)的成本已经大幅下降,以至于现在,“系统平衡”成本-即,除了面板本身以外的所有内容-都超出了面板。这意味着,只要较新的太阳能电池板在电气和物理上与机架和电气系统兼容,就可以从经济上出发,在可用的情况下,用较新的,更好的面板替换这些面板,同时重新使用系统的其余部分。

“大多数技术都在面板中,但是大部分成本都在系统中,” Jean说。“而不是先安装系统,而是在30年后更换所有设备,如果您更早更换面板并保持其他所有不变,该怎么办?可能更经济地工作的原因之一是,如果要更高效地更换它们,那将是可行的。面板”,在全球范围内探索各种更高效,低成本的技术时,情况可能会如此。

他说,团队在分析中发现的是:“从理论上讲,只要有一些融资方面的注意事项,您就可以取得有竞争力的成本,因为您的新面板变得越来越好,使用寿命只有15年甚至10年”。

尽管太阳能电池的成本逐年下降,但Bulovi说:“人们对于任何新的太阳能电池板技术都必须证明其25年寿命的期望一直是重言式。在这项研究中,我们表明面板变得更便宜,更高效,成本平衡发生了巨大变化。”

他说,新论文的目的之一是提醒研究人员,即使寿命相对较短,他们的新太阳能发明也可以具有成本效益,因此可以比预期的更快地采用和部署。他说,与此同时,投资者应该知道,他们会选择有效的太阳能技术来赚取更大的利润,这种技术可能不会持续很长时间,并知道可以定期用更新的,效率更高的面板代替这些面板。

Bulovi说:“历史趋势表明,太阳能电池板技术年复一年地不断提高效率,而且这些改进势必会持续数年。”例如,基于钙钛矿的太阳能电池在不到十年前首次开发时,其效率仅为百分之几。但根据Bulovi的说法,最近它们的创纪录性能超过了25%的效率,相比之下,创纪录的硅电池为27%,当今的标准硅模块约为20%。重要的是,在新颖的设备设计中,可以将钙钛矿太阳能电池堆叠在另一个钙钛矿,硅或薄膜电池之上,以将可达到的最大效率极限提高到40%以上,该极限远高于30%的基本极限。当今的硅太阳能技术。

布洛维奇希望这项研究将“改变已被公认的全球真理的范式”。他说,到目前为止,由于耐用性的要求,“许多有前途的技术甚至都还没有起步,因为门槛太高了”。

为了进行分析,该团队研究了三种不同类型的太阳能装置:典型的6千瓦住宅系统,200千瓦商业系统以及带有太阳能跟踪功能的大型100兆瓦公用事业规模系统。他们使用了美国太阳能系统的NREL基准参数,以及各种关于太阳能技术开发,融资以及更换后初始面板处置(包括回收使用过的组件)的处置的未来进展的假设。使用四个独立的工具对模型进行了验证,这些工具可用于计算平均电力成本(LCOE),这是一种用于比较不同电力来源的经济可行性的标准指标。

他们发现,在所有三种安装类型中,根据当地情况的不同,在10到15年后更换新的模块在许多情况下都可以提供经济优势,同时又可以保持太阳能在环境和减少排放方面的诸多优势。成本竞争力的基本要求是,要在美国安装的任何新太阳能技术都应从至少20%的模块效率,每瓦成本不超过30美分的寿命以及至少使用寿命的开始10年,在这三个方面都有改进的潜力。

Jean指出,当今被认为是标准的太阳能技术,主要是基于硅的薄膜技术,以及诸如碲化镉的薄膜变体,“它们在初期并不十分稳定。之所以能够持续25至30年,是因为它们已经发展了几十年。”他说,新的分析现在可能为一些有前途的较新技术打开大门,这些新技术应以足够的规模进行部署,以逐步积累类似水平的经验和改进,并比不更换模块时更早地对气候变化产生影响。 。

布洛维奇说:“这可能使我们能够提出将在葡萄树上死掉的想法”,因为人们认为延长寿命至关重要。

郑重声明:本文版权归原作者所有,转载文章仅为传播更多信息之目的,如作者信息标记有误,请第一时间联系我们修改或删除,多谢。