The Weekend Read : Plans pour une chaîne d'approvisionnement européenne à part entière

Ce'C'est une période passionnante pour la fabrication photovoltaïque, l'industrie solaire mondiale ayant apparemment réalisé le besoin de chaînes d'approvisionnement localisées dans toutes ses régions clés. L'Europe, l'Inde et les États-Unis lancent tous des incitations majeures et mettent en place des plans de fabrication intégrée verticalement à des échelles comparables à celles déjà en place en Chine.

Bon nombre des premières innovations dans le domaine de l'énergie solaire ont eu lieu en Europe, avant que la majeure partie du monde's la capacité de fabrication de modules photovoltaïques et de matériaux connexes s'est déplacée vers l'Asie au cours de la dernière décennie. Et alors que l'Europe cherche à nouveau à établir une industrie locale de fabrication de PV, il's clair que les entreprises impliquées veulent maintenir le continent'sa réputation de leader technologique. Jusqu'à présent, l'essentiel des plans européens consiste à produire des cellules et des modules basés sur la technologie à hétérojonction (HJT)– parmi les concepts de cellules les plus avancés actuellement en production et capables de certaines des performances les plus élevées.

"En Europe, le HJT est actuellement la technologie de choix pour les nouveaux fabricants et les nouvelles lignes, plutôt que les mises à niveau du PERC de type p," a déclaré Karl Melkonyan, analyste principal chez IHS Markit."Au cours des 15 à 20 dernières années, la technologie HJT a parcouru un long chemin, réduisant continuellement les coûts, augmentant l'efficacité de conversion et d'autres améliorations de performances, ainsi qu'une forte stabilité avec un coefficient de température très faible. Il est également important de mentionner qu'il reste encore de la place pour d'autres améliorations."

Globalement, HJT devra faire face à la concurrence de la technologie PERC existante, déjà très bien optimisée en termes de coûts, et de son principal rival de type n TOPCon, qui, contrairement à HJT, peut être produit sur des lignes PERC adaptées."HJT et TOPCon doivent encore développer et améliorer certains des processus de fabrication pour atteindre la compétitivité des coûts, avec des rendements plus élevés, un débit et une durabilité plus élevés, un temps de traitement plus court, un coût inférieur et de meilleures performances globales," a ajouté Melkonian."Je n'en ai pas'Je ne pense pas qu'il y aura un seul gagnant." Pour l'Europe, cependant, les plus grands plans de fabrication annoncés jusqu'à présent, y compris ceux de Meyer Burger en Allemagne, REC Group et Recom en France, et Enel en Italie, sont tous axés sur le HJT. Et tandis que ces acteurs plus établis poursuivent leur travail impressionnant pour améliorer et optimiser la technologie des cellules au silicium, de nombreuses innovations attendent dans les coulisses qui promettent à la fois de soutenir les plans existants et de faire évoluer la fabrication photovoltaïque dans de nouvelles directions.

Technologie HJT

Avec des technologies comme HJT se rapprochant des limites d'efficacité pratiques d'une cellule solaire au silicium, l'industrie est à la recherche de nouveaux matériaux pour atteindre des performances plus élevées. Les pérovskites, le plus souvent déposées au-dessus d'une cellule de silicium pour créer un dispositif en tandem, sont apparues ici comme les matériaux les plus prometteurs. Et bien qu'elles ne soient pas encore commercialisées à n'importe quelle échelle, les cellules tandem et même les pérovskites sont considérées par beaucoup comme l'avenir du PV.

La société basée au Royaume-Uni et en Allemagne, Oxford PV, fait partie des pionniers de la technologie des cellules en tandem, se rapprochant déjà de la barre des 30 % d'efficacité avec des appareils à l'échelle du laboratoire. La société prévoit de lancer sur le marché des modules de pérovskite-silicium fabriqués sur son site de Brandebourg, en Allemagne, avant la fin de cette année.– ayant connu quelques retards dus à Covid et aux contraintes de la chaîne d'approvisionnement associées. En ce qui concerne la cellule inférieure en silicium, Oxford PV est fermement convaincu que le HJT est la meilleure option et y voit une opportunité pour les fabricants européens de prendre une longueur d'avance sur la technologie.

"À l'heure actuelle, d'autres régions sont dans une certaine mesure bloquées avec un produit hérité dans PERC, et elles veulent l'étendre," a déclaré Frank Averdung, PDG d'Oxford PV."En Europe, la capacité de fabrication actuelle est marginale, et vous ne't avoir ce produit hérité. Et pour nous, si nous voulons la plus grande efficacité, nous avons besoin de la cellule inférieure la plus performante, et c'est bien sûr HJT."

Polysilicium et au-delà

Avec ses récentes perturbations, les augmentations de prix et les préoccupations concernant le travail forcé, le polysilicium'La chaîne d'approvisionnement de s offre une démonstration de la nécessité d'une production localisée du début à la fin. Alors que des acteurs établis comme Wacker et Elkem ont la capacité de fournir une grande partie du polysilicium dont les fabricants européens auront besoin dans les années à venir, d'autres cherchent des moyens de secouer cette situation et de réduire considérablement les coûts dans le processus.

La startup allemande Nexwafe développe une technologie qui promet de remplacer les processus de production de polysilicium, à savoir l'extraction et le sciage des lingots, en une seule étape en créant des plaquettes de silicium directement à partir de gaz chlorosilane. Le processus promet, selon ses créateurs, de réduire de moitié le coût de production des plaquettes et de produire des plaquettes plus uniformes et de haute qualité que ce qui est possible avec la technologie actuelle. Fin 2021, la société a levé€39 millions d'euros d'investissements et prévoit de développer une centrale d'une capacité de 500 MW sur son site de Bitterfeld-Wolfen, en Allemagne, d'ici début 2024.

Les nouvelles technologies à couches minces promettent également de réduire une grande partie du coût et de la complexité qui's inhérent à la fabrication de modules PV en silicium. La société britannique Power Roll a récemment achevé une ligne de production pilote pour sa technologie, qui dépose le matériau des cellules solaires dans une structure à micro-rainures unique. Dans le cadre de la production pilote, la société utilise la pérovskite comme matériau cellulaire et cible des applications légères et intégrées."Nous estimons que lorsque nous évoluerons, notre technologie sera environ 50 % moins chère sur la base du capital initial, avec une période de récupération 50 % plus courte que le PV traditionnel au silicium lourd existant," a déclaré Neil Spann, PDG de Power Roll.

Emplacement, emplacement, emplacement

Après l'achèvement de sa ligne de 100 MW dans le Brandebourg, Oxford PV prévoit une autre usine de cellules et de modules de 2 GW, mais n'a jusqu'à présent pas confirmé où elle pourrait être située."Nous sommes ouverts à n'importe quel endroit. Bien sûr, nous sommes une entreprise européenne, fondée au Royaume-Uni et nous avons des opérations de fabrication en Allemagne et nous préférerions rester," dit Averdung."Mais en même temps, nous ne pouvons pas fermer les yeux s'il y a des avantages substantiels dans d'autres endroits."

Afin de rester attractive pour les entreprises développant ces nouvelles technologies photovoltaïques, l'Europe devra peut-être améliorer son jeu en termes de soutien à leur mise à l'échelle."Le montant nécessaire pour faire évoluer notre site en Allemagne nous oblige à lever environ 100 millions d'euros. Et actuellement, nous'voir le soutien de l'État pour peut-être 10 % ou 12 % de cela," Le PDG de Nexwafe, Davor Sutija, a déclaré à pv magazine."Et par rapport aux initiatives fiscales aux États-Unis, aux programmes en cours en Inde et au niveau de soutien de l'État en Chine, cela fait de l'Europe un retardataire en matière de soutien aux énergies renouvelables."

Outre les projets pilotes démontrant leur technologie, Nexwafe et Power Roll poursuivent un modèle commercial de licence de leur technologie à d'autres fabricants, plutôt que de faire la fabrication eux-mêmes ; ce qui signifie qu'ils'Il est peu probable qu'il soit lié à une région. Inde's Reliance New Energy Solar a récemment investi€25 millions dans Nexwafe et prévoit de mettre en œuvre la technologie de fabrication de plaquettes dans ses plans ambitieux de chaîne d'approvisionnement en Inde. Power Roll envisage également de fabriquer sa technologie à couches minces en Inde avec son partenaire local Thermax.

Les deux entreprises, cependant, disent qu'elles voient de nombreuses opportunités en Europe et souhaitent jouer un rôle dans la région's industrie photovoltaïque."Nous allons développer de nouvelles générations de solaires à très haut rendement, notamment avec des gradients de dopage, et des structures inédites. Et nous pensons qu'il serait idéal d'avoir des partenaires en Europe, pour mettre ces nouvelles innovations sur le marché" dit Sutija."Dans le même temps, notre travail avec Reliance montre qu'il existe une demande mondiale pour notre technologie. Et du point de vue de l'investissement, nous devons être en mesure d'être compétitifs à l'échelle mondiale et de créer des partenariats stratégiques qui permettent à notre technologie de se diffuser aussi rapidement que possible."

Chaînes de valeur

Avec sa technologie pérovskite, Oxford PV a également pris soin d'éviter de compter sur des matériaux susceptibles de manquer dans n'importe quelle région."Nous'Nous avons étudié les matériaux qui entrent dans nos cellules de pérovskite pour nous assurer qu'ils'sont facilement disponibles, qu'ils'sont disponibles dans des régions non en conflit et en quantités suffisantes," dit la compagnie's CTO Chris Case."Nos calculs montrent qu'il y a assez pour fournir plus de 30 TW de technologie pérovskite, et nous avons la capacité au sein de la chaîne d'approvisionnement de l'Europe, si nécessaire, de fournir ces matériaux critiques, et ils'sont disponibles auprès de sources primaires."

Nexwafe's Sutija note également que l'installation prévue à Bitterfeld, en Allemagne's "vallée solaire" pourra s'approvisionner en gaz chlorosilane auprès d'une installation située juste à côté.

Même avec les matières premières disponibles, pour que des technologies comme celles-ci atteignent une échelle significative, toute la chaîne d'approvisionnement doit également être présente– y compris la nomenclature des modules tels que le verre, les cadres, etc."Nous avons besoin de croissance dans toute la chaîne d'approvisionnement. Il n'y a pas d'obstacle technologique pour empêcher cela, il s'agit de personnes qui ont confiance dans le marché et qui sont prêtes à investir," dit Averdung."Ce que nous devons faire maintenant, c'est penser à l'accélération, n'est-ce pas ? Et je pense qu'ici la politique peut aider."