W obliczu kryzysu energetycznego przemysł fotowoltaiczny staje się jednym z głównych źródeł energii odnawialnej, najszerzej stosowanym obecnie na naszej planecie. Dalsze ograniczanie negatywnego wpływu wytwarzania energii na środowisko jest obecnie motorem konkurencyjności przemysłu, a także kluczową osią innowacji pozwalającą utrzymać tempo wzrostu sektora i lepiej sprostać wyzwaniom społecznym.
Produkcja krzemowych modułów fotowoltaicznych obarczona jest relatywnie dużym zużyciem energii. Ponadto transport z Azji gotowych urządzeń wymaga złożonej logistyki, która także nie sprzyja środowisku. Zaangażowany od kilku lat w ograniczenie negatywnego oddziaływania produkcji, francuski Narodowy Instytut Energii Słonecznej (INES) postawił sobie wyzwanie opracowania modułu fotowoltaicznego wykorzystującego technologię heterozłącza (HJT), starając się połączyć wszystko, czego można oczekiwać od produktu premium:
- wzorowe charakterystyki mocy i niezawodności,
- znacznie zmniejszony wpływ produkcji modułu na środowisko,
- komponenty modułu wyprodukowane w Europie.
Aby pomóc zespołom opracowującym moduł premium w dokonywaniu właściwych wyborów technologicznych, przeprowadzono badanie wrażliwości oceny cyklu życia produktu. Pozwoliło to skupić się na najbardziej krytycznych aspektach śladu węglowego: płytkach krzemowych, szkle przednim i aluminiowej ramie.
Zmniejszenie śladu węglowego w obrębie ogniwa jest możliwe dzięki zastosowaniu norweskich płytek krzemowych o grubości 130 µm zamiast 170 µm, opartych na polikrzemie pochodzenia niemieckiego. W ogniwach wyprodukowanych we Francji na pilotażowej linii INES zastosowano innowacje ograniczające zużycie indu i srebra, metali krytycznych, podczas optymalizacji procesów metalizacji i łączenia. Z kolei moduł wykorzystujący taflę szkła dostosowaną do sektora mieszkaniowego jest montowany we Francji w ramach dedykowanej platformy technologicznej INES i wykorzystuje cieńsze szkło o grubości 2 mm. Rama wykonana z materiału roślinnego (gatunek drewna dostępny w Europie) zastępuje ramę aluminiową. Podejście „projektowanie z myślą o recyklingu” doprowadziło do wyboru bezfluorowych termoplastycznych obudów i arkuszy tylnych pochodzenia europejskiego, które ułatwią recykling urządzenia.
Aby zagwarantować wysoką wydajność, która jest również kluczową dźwignią do czystego środowiska, uprzywilejowano wzajemne połączenie komórek za pomocą procesu układania bez przerw. Eliminuje to lukę między ogniwami i łączy je w taki sposób, że nachodzą na siebie brzegowo na długości 1 mm, przy jednoczesnym zachowaniu pasków połączeń. Taki sposób ułożenia zwiększa moc modułu uzyskiwaną z 1 m2,, zwiększając efektywność konwersji.
Moduł demonstracyjny osiąga moc 566 Wp i zawiera ogniwa w technologii HJT o średniej wydajności 22,9%. Osiąga bardzo niski ślad węglowy na poziomie 317 kg CO2eq/kWp w porównaniu do standardowych chińskich produktów, w których wynosi on 700 do 800 kg CO2eq/kWp. Te wyniki plasują laboratoria INES wśród liderów w Europie.
Ten wynik to przede wszystkim zasługa niskiego miksu elektroenergetycznego miejsc produkcji głównych komponentów: Niemcy, Norwegia i Francja, w porównaniu do Chin. Grubość szkła i płytek krzemowych również przyczynia się do znacznego zmniejszenia śladu węglowego opracowanego modułu. Zastąpienie ramy aluminiowej ramą wykonaną z materiału roślinnego (drewno) zmniejszyło ślad węglowy o ponad 50 kg CO2eq/kWp.
Redukcja wpływu na środowisko uwzględnia ponad 15 kryteriów oceny modułu fotowoltaicznego, z których ślad węglowy jest obecnie istotnym kryterium odniesienia uwzględnianym przez przemysł i władze publiczne. Ocena cyklu życia została przeprowadzona zgodnie z normami ISO14040 i ISO14044. Zakres badań ograniczono do fazy wytwarzania modułów. Uwzględniono różne parametry modułu, takie jak: liczba ogniw, grubość płytki, moc itp. Jednostką funkcjonalną był 1 kWp modułu fotowoltaicznego. Uwzględniono lokalizację produkcji dla różnych elementów łańcucha wartości.
Grafika: Analizy porównawcze cyklu życia standardowego modułu wyprodukowanego w Chinach oraz modułu demonstracyjnego wykonanego przez CEA w INES
Opr. M.Grabania
Źródło: Insitut National de L’Energie Solaire Zaprenumeruj Magazyn Fotowoltaika
