2016 年十大突破技术 —— SolarCity 超级工厂,推动太阳能发展

* 太阳能行业需要更便宜、更有效的技术,提高其相对于传统化石燃料的竞争力。

编者按:近日,MIT 评出了“2016 年十大突破技术”,包括:免疫工程,精确编辑植物基因,语音接口,可回收火箭,知识分享型机器人,DNA 应用商店,SolarCity 超级工厂,Slack 协作交流软件,特斯拉自动驾驶系统,空中取电。本文展开介绍的是 “ SolarCity 超级工厂” 这项技术。

在 Buffalo,一台 7.5 亿美元的太阳能设施每年可以生产一千兆瓦的高效太阳能板,这让该技术对房主而言充满了巨大的吸引力。

突破点:简化、低成本建造的高效太阳能电池板。

意义:太阳能行业需要更便宜、更有效的技术,提高其相对于传统化石燃料的竞争力。

主要研究者:SolarCity、SunPower、松下

技术上市时间:明年

在伊利湖岸附近的工业园区孕育着太阳能发电产业的未来。 SolarCity 那些随处可见的由纽约州建造和支持的 Buffalo 工厂,现已接近完工,并将很快开始商业化生产一些最高效的太阳能电池板。 由于每年能够生产 10,000 块太阳能电池板,或一千兆瓦的太阳能电池板,因此它将是北美最大的太阳能制造工厂,也是世界上最大的太阳能制造工厂之一。

当生产开始时,已经是美国家用太阳能电池板的领军商家的 SolarCity,将成为纵向集成制造商和提供商,提供从制造太阳能电池板到把它们安装到屋顶上的一切业务。 在中国的传统硅基太阳能电池板还未如此便宜的时候,投资一种新型的太阳能技术是一项冒险的任务。 然而,潜在的好处也是巨大的。 SolarCity 首席技术官 Peter Rive 表示,这家新工厂可以改善 SolarCity 一直亏损的业务状况,以及开发住宅太阳能发电的经济性能。

SolarCity 安装的太阳能电池板价格为每瓦 2.84 美元(包括销售和营销费用以及硬件成本),这低于 2012 年的 4.73 美元。新型高效面板、新工厂生产量的组合和简易制造流程是公司预计当 Baffalo 设备达到全面生产时,家用太阳能成本将在 2017 年底降到每瓦 2.50 美元以下的一个重要原因。

有了联邦太阳能补贴与“净计量”的支持,以及这个允许房主在许多州以零售价格将超额电力卖回电网的规则,SolarCity 已经在提高家用系统对家庭的财务吸引力方面取得了一定成效,并开启了屋顶太阳能板的浪潮。 而安装成本的下降也让家用太阳能更加的受欢迎。

“现在我们可以在 14 个州以低于你目前支付公用事业的价格卖掉你的能源。”Buffalo 工厂的 Rive 补充说,“为我们打造一个比化石燃料便宜的未来的太阳能家电池。”

公司的雄心来自于它在 2014 年收购一家名为 Silevo 的小型太阳能公司时所获得的技术。该技术允许其制造把太阳光高效地转换为电力的面板,其发明者为 20 世纪 70 年代末澳大利亚的太阳能先锋人物马丁格林。 该技术将标准晶体硅太阳能电池与薄膜电池的元件以及半导体氧化物层组合在一起。 去年 10 月,SolarCity 宣布,加利福尼亚州弗里蒙特的一家小型设施生产的测试板效率只有 22%以上。 今天的商品硅基太阳能电池板的效率在 16%到 18%之间。 SolarCity 的竞争对手 SunPower 以前一直用可以达到 21.5%的电池在市场上取得领先地位。

由于太阳能板本身成本只占整个安装成本的 15%到 20%,因此效率就显得尤为重要。 剩下的大部分是所谓的系统平衡成本:连接到电网的逆变器,容纳阵列的材料,将其连接到屋顶的螺母和螺栓,安装劳力等等。SolarCity 公司说,将需要减少三分之一的面板以产生与传统装置相同的电量。 麻省理工学院能源研究所研究与分析主任弗朗西斯·奥沙利文(Francis O’Sullivan)说:“更少的面板意味着更少的钻头、更少的电线和更少的安装时间。“

SolarCity 使用沉积制造工艺,使制造电池的步骤从 12 步以上减到了六步。 它还用较便宜的铜代替常规太阳能电池中最贵的元件之一:银。

但是在 SolarCity,一些小工厂(比如 Fremont 工厂)和像 Buffalo 这样的大型工厂生产的太阳能电池板之间的性能差异可能很大。 鉴于 SolarCity 缺乏制造经验,扩大生产可能会特别棘手。 Rive 承认,在使 Buffalo 产品匹配小规模实现的效率方面,可能存在“实际时间线上的小风险”。 目前,SolarCity 已经把 Buffalo 工厂实现全面生产的目标日期从 2017 年第一季度推迟到今年晚些时候。

但真正的风险在于太阳能技术的快速发展:今天创纪录的太阳能板在三年或五年内可能效率就会相对落后。 就在 SolarCity 去年 10 月展出其高效率太阳能板之后不久,松下 Panasonic 就用达到 22.5%转化率的新面板,打败了他的竞争对手。 同时,在实验室里的效率甚至更高:研究人员制造了效率高达 40%的外来太阳能电池材料。 “我认为,在 10 年内,大多数制造商都会生产转化率超过 20%的太阳能板,最好的商业太阳能板将达到 23%以上。”Green 说道。

O’Sullivan 补充说:“现在,一般来说,SolarCity 正在尽可能地往比现代技术先进的方向进发。但我们开始靠近任何硅基技术时都会遇到的瓶颈。”而新的电池 SolarCity 正在上线。他说,未来的发展将需要更轻、更灵活的太阳能板,提供更高的效率,甚至更便宜的安装服务,从而以更低的成本生产电力。

在那一点,来自 gigafactory 的太阳能电池板可能看起来与今天中国生产的商品面板一样传统。然而,SolarCity 愿意承担这样的风险,才让 Buffalo 工厂如此雄心勃勃。在过去 10 年中,硅谷公司通过智能营销和诱人的融资,使得家用太阳能成为许多消费者的时尚选择。而现在它的目标是转变太阳能制造业。无论 SolarCity 是成功还是失败,它再次突破了太阳能发电的极限。

翻译来自:虫洞翻翻 译者 ID:Dalena_G

本文来自翻译:www.technologyreview.com