Solární panel s rekordní účinností jde letos do prodeje

Nejúčinnější solární panel na světě má jít letos na trh, a firma za ním má na stole objednávky za skoro miliardu dolarů, aniž by ještě vyrobila jediný panel v plném komerčním měřítku. Startup Tandem PV totiž slibuje účinnost přeměny slunečního záření na elektřinu, které se dosud žádný sériově vyráběný panel ani nepřiblížil.

Tandem PV podle svého generálního ředitele Scotta Whartona před dvěma týdny odeslal svůj první produkční kus, tedy panel vyrobený už výrobním, nikoli laboratorním procesem, a tržby z prodeje očekává ještě letos. Než ale firma dosáhne takzvané bankovatelnosti, tedy stavu, kdy si banky a investoři troufnou technologii financovat bez obav, musí projít placenými pilotními instalacemi u nezávislých výrobců elektřiny. Podle Whartonových slov, citovaných serverem pv magazine, by k tomu mohlo stačit šest až dvanáct měsíců venkovního testování.

Klíč k mimořádné účinnosti spočívá v takzvané čtyřterminálové tandemové architektuře, zkráceně 4T. Vrstva perovskitu, tedy krystalického materiálu schopného přeměňovat světlo na elektřinu, se nanáší přímo na vrchní sklo panelu, ne na samotný křemíkový článek pod ním. Wharton tento princip v rozhovoru pro server pv magazine USA přirovnal k prodeji salátu v restauraci: firma dodává základ, zatímco zákazník si sám vybírá, jaký křemíkový článek, tedy protein, si k němu přidá. Osmdesátikilový panel podle něj přibírá jen pět gramů tekutého perovskitu, tedy objem zhruba jedné borůvky.

Díky tomu, že design nezávisí na konkrétní technologii křemíkového článku, může Tandem nabízet svůj perovskitový povlak zákazníkům, kteří k němu dodají vlastní preferovaný typ článku, od standardních PERC přes TOPCon až po nejmodernější heterojunkční HJT. Rekordní demonstrační modul s účinností 30,4 procenta byl postaven na křemíkovém článku typu IBC od firmy Maxeon, přičemž z celkové účinnosti připadalo zhruba 22 procentních bodů na samotný křemík a asi 8 bodů na perovskitovou vrstvu skla.

Podle vyjádření společnosti pro investiční banku Roth Capital vidí Tandem PV jasnou cestu k ročnímu nárůstu účinnosti o dva procentní body bez nutnosti jakéhokoli zásadního vědeckého průlomu, čistě díky inženýrskému zdokonalování stávajícího procesu. Taková trajektorie by měla firmu dovést k 37procentní účinnosti do roku 2030. Teoretické maximum pro dvě vrstvy perovskitu na křemíku firma odhaduje na 45 procent, pro tři vrstvy dokonce na 50 procent, což zdaleka převyšuje 23 procent, kterých dosahují dnešní běžné sériově vyráběné panely.

Pro srovnání, nejúčinnější křemíkový solární panel dostupný dnes na trhu má účinnost kolem 25 procent a vyrábějí ho čínské firmy LONGi a Aiko, zatímco většina komerčních panelů se pohybuje mezi 22 a 24 procenty. Firma si jako symbolický cíl klade panel o výkonu 1000 wattů, čehož by standardní velkoformátový modul rozměrů 2384 na 1303 milimetrů dosáhl při účinnosti 32,3 procenta.

Degradace bývá tradičně největší slabinou perovskitových technologií, materiál se totiž v čase a pod vlivem vlhkosti a tepla rozkládá rychleji než klasický křemík. Tandem PV přesto plánuje nabízet třicetiletou záruku s degradací nejvýše jedno procento ročně a podle Whartona nejnovější skleněné moduly firmy po roce venkovního testování nevykázaly žádnou měřitelnou degradaci. Firma zároveň očekává, že její panely budou mít teplotní koeficient poloviční oproti nejlepším dostupným křemíkovým modulům, blízko hodnotě mínus 0,15 procenta na stupeň Celsia.

Zakladatel čínské LONGi Green Energy Li Zhen-kuo dříve poznamenal, že každé jedno procento nárůstu účinnosti článku přináší více než pětiprocentní snížení celkových nákladů systému. Wharton dodává, že jedním z důvodů, proč rád prodává právě nezávislým výrobcům elektřiny, je jejich intuitivní pochopení toho, že vyšší účinnost panelů Tandem PV přináší patnácti až pětadvacetiprocentní zlepšení takzvaných vyrovnaných nákladů na energii po celou dobu životnosti elektrárny.

Podle prohlášení vedení firmy pro Roth Capital už Tandem PV podepsal nezávazné dohody o záměru na prodej přibližně miliardy dolarů v solárních panelech, což při uváděné tržní ceně 0,40 dolaru za watt odpovídá zhruba 2,5 gigawattu smluvené kapacity. Prvotní strategie firmy cílí na velké výrobce elektřiny provozující rozsáhlé solární elektrárny, kteří tvoří zhruba 80 procent amerického trhu, Tandem ale zároveň jedná i s běžnými výrobci modulů o možnosti prodávat jen samotné perovskitem potažené vrchní sklo bez zbytku panelu.

Nedávná cla podle takzvané sekce 232 na dovoz polykrystalického křemíku mohou zdražit ceny standardních křemíkových modulů, Wharton ale tvrdí, že na jeho produkt mají prakticky nulový dopad, byť zvýší konečnou cenu. Výrobní závod Tandem PV je navíc navržen tak, aby jeho moduly splňovaly podmínky pro daňové úlevy za domácí obsah a výrobu, a protože firma nezávisí na konkrétním dodavateli křemíkových článků, mohou zákazníci kombinovat domácí křemík s domácí perovskitovou vrstvou a čerpat úlevy podle takzvaného paragrafu 45X v hodnotě 0,14 dolaru za watt na více úrovních výroby najednou, tedy na destičce, článku i modulu.

Investiční náklady na výrobu samotné perovskitové vrstvy skla firma odhaduje na 100 milionů dolarů na každý gigawatt kapacity. Tandem PV dosud získal 100 milionů dolarů kombinací vlastního kapitálu, dluhu a grantů od investorů, mezi něž patří fondy Eclipse Ventures, Constellation Energy, Planetary Technologies, Trellis Climate a 8090 Industries.

Vysoké tempo plánovaného růstu účinnosti přitom podle Whartona nevyžaduje žádný zásadní objev, jen postupné inženýrské zlepšování. Popsal to tak, že firma vidí celou řadu úprav samotného perovskitu, u kterých už zhruba tuší, jak je provést, jen je ještě nezrealizovala, a navíc existuje prostor zlepšit spolupráci mezi perovskitovou a křemíkovou vrstvou, protože zatímco dnešní křemíkový článek přispívá k účinnosti zhruba osmi procentními body, do budoucna z něj lze podle firmy vytěžit víc. Tandem podle svých slov tak přechází od čisté vědy k čistě inženýrské práci.

Firma zároveň plánuje dosáhnout velkoobjemové výroby v gigawattovém měřítku už v roce 2028, přičemž při zachování stávajícího tempa zlepšování by tehdy mohla nabízet panely s účinností kolem 34 procent. Součástí plánu je i využití standardního výrobního zařízení pocházejícího z polovodičového průmyslu, které je podle Whartona možné škálovat i pro zakázky v řádu desítek gigawattů. Sám přitom přiznává, že nejtěžší částí celého vývoje bylo shánění financí, zvlášť poté, co se politická nálada ve Washingtonu obrátila proti podpoře podobných projektů.