وضعیت گسترش فناوری پنل‌های خورشیدی در جهان

ندا اظهریخبرنگار

بهار 1404 سازمان‌های دولتی مکلف شدند به منظور تأمین برق به پنل‌های خورشیدی مجهز شوند. طرحی که اگر اوضاع به همین منوال پیش رود بعید نیست تا خانه‌ها هم امتداد یابد. می‌توان انتظار داشت تا سال‌های آینده، پنل‌های خورشیدی را که پیش‌تر در قالب مزارع پنل خورشیدی و تنها برای تأمین برق برخی صنایع و کارخانه‌ها مشاهده می‌کردیم، به صورت ملموس‌تر با آن مواجه شویم. این پنل‌های خورشیدی در قالب نوعی فناوری موسوم به فتوولتائیک عمل می‌کند. فناوری فتوولتائیک به سیستمی اطلاق می‌شود که با استفاده از سلول‌های خورشیدی انرژی نوری خورشید را به الکتریسیته و انرژی الکتریکی تبدیل می‌کند. درواقع، این فرایند تبدیل به کمک استفاده از سلول‌هایی انجام می‌شود که از مواد نیمه‌رسانا مانند سیلیکون ساخته شده و اثر فتوولتایی دارند به طوری که با جذب فوتون‌های نور خورشید، الکترون‌ها را آزاد کرده و جریان الکتریکی تولید می‌کنند. این فناوری به‌عنوان یکی از راهکار‌های اصلی انرژی‌های تجدیدپذیر مطرح است و در مقیاس‌های مختلف، از خانگی تا نیروگاه‌ها کاربرد دارد. شورای نوآوری اروپا به‌تازگی گزارشی را از تجزیه و تحلیل‌های دقیق بیش از 30 فناوری مرتبط با مواد، دستگاه‌های فتوولتائیک، مدیریت این دستگاه‌ها و حوزه‌های کاربردی ارائه داده است.

فتوولتائیک؛ سنگ‌بنای استراتژی‌های انرژی تجدیدپذیر

حوزه فتوولتائیک در طول دهه‌های گذشته، رشد و تحول چشمگیری را تجربه کرده است که ناشی از روند‌های جهانی به سمت پایداری و امنیت تأمین انرژی، فناوری‌های بهبودیافته و کاهش هزینه‌های تولید است. درحالی‌که فتوولتائیک تا مدت‌ها به‌عنوان یک حوزه خاص در نظر گرفته می‌شد، این حوزه به سنگ‌بنای استراتژی‌های انرژی تجدیدپذیر در سراسر جهان تبدیل شده و برق مقرون‌به‌صرفه، فاقد سوخت‌های فسیلی و مقیاس‌پذیر را برای همه مکان‌ها و اندازه‌های سیستم فراهم می‌کند. یکی از عوامل اصلی در این توسعه بهبود سریع و تجاری‌سازی سلول‌های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون است. سیلیکون کریستالی بیشتر به شکل سلول‌های تک‌بلوری، به دلیل دوام، کارایی و کاهش هزینه‌های تولید همچنان ماده غالب در فتوولتائیک است. پیشرفت‌های چشمگیری که در فرایندهای تولید، مانند استفاده از فناوری «ساطع‌کننده غیرفعال» و فناوری «سلول عقب» و به‌تازگی، تماس‌های غیرفعال مانند فناوری غیرفعال‌سازی TOPCon رخ داده، تا بیش از 20 درصد به افزایش کارایی ماژول‌های فتوولتائیک کمک کرده است. علاوه بر این صرفه‌جویی در مقیاس تولید به‌ویژه در کشور‌هایی مانند چین قیمت ماژول‌های فتوولتائیک را به‌شدت کاهش داده است.

در حوزه مهم دیگری از توسعه، فناوری‌های مواد توجه زیادی را به خود جلب کرده‌اند. سلول‌های فتوولتائیک لایه نازک، مانند سلول‌های مبتنی بر تلورید کادمیوم (CdTe)، سلنید گالیوم ایندیوم مس (CIGS) و فتوولتائیک‌های آلی، از نظر انعطاف‌پذیری و استفاده از مواد مزایایی دارند که به آن‌ها امکان می‌دهد در حوزه‌های خاص جایگاه ویژه‌ای پیدا کنند.

صنعت فتوولتائیک چگونه شکل گرفت؟

ترکیب پیچیده چهارچوب‌های سیاستی حمایتی در سطح ملی، تعهدات بین‌المللی در مورد آب‌وهوا و افزایش تقاضای انرژی، توسعه فتوولتائیک را به طور قابل‌توجهی تسریع کرده است. در میان این عوامل، توافقات بین‌المللی و سازوکار‌های سیاستی حمایتی نقش مهمی در شکل‌دهی به صنعت جهانی فتوولتائیک، پیشبرد نوآوری، سرمایه‌گذاری و پذیرش آن ایفا کرده‌اند. انواع مختلفی از یارانه‌ها در سطح جهانی برای تسریع صنعت فتوولتائیک به کار گرفته می‌شوند که یکی شامل یارانه‌های مستقیم و اعتبارات مالیاتی است و ازآنجایی‌که چنین اقداماتی اغلب به دلیل هزینه‌های اولیه بالای آن‌ها برای دولت‌ها با محدودیت‌هایی مواجه هستند، به طور چشمگیری کاربرد‌های خاص یا کشور‌هایی را هدف قرار می‌دهند که بازار فتوولتائیک در آن‌ها هنوز در مراحل اولیه خود است و دیگری، مکانیسم‌های پشتیبانی غیرمستقیم مانند الزام به نصب سیستم‌های فتوولتائیک در ساختمان‌ها و پارکینگ‌ها، ساده‌سازی فرایندهای صدور مجوز، بهبود دسترسی به بازار‌های برق و سیاست‌های مطلوب دسترسی به شبکه برای مصرف‌کنندگان انبوه است.

بازار 100 میلیاردی فتوولتائیک سالانه 10 درصد رشد می‌کند

ارزش بازار جهانی فتوولتائیک در سال 2023 به حدود 96 میلیارد و 500 میلیون دلار رسید و پیش‌بینی می‌شود تا سال 2028 به 155 میلیارد و 500 میلیون دلار برسد که طبق گمانه‌زنی‌های صورت‌گرفته، با نرخ رشد مرکب سالانه (CAGR) 10 درصدی در این دوره پیش‌بینی خواهد داشت. در سال 2022، بخش خدمات رفاهی که تحت سلطه فتوولتائیک‌های سیلیکونی تک‌بلوری بود، بیشترین سهم بازار فتوولتائیک را به خود اختصاص داد و انتظار می‌رود تا سال 2028 جایگاه پیشرو خود را حفظ کند. با پیشنهاد کاربرد دوگانه ترکیبی - هم برای تولید کشاورزی و هم برای تولید انرژی - کشاورزی ولتائیک جایگزین قابل قبولی ارائه می‌دهد.

بازار‌های نوظهوری که رواج بیشتری پیدا می‌کنند، شامل پنل‌های خورشیدی شناور (فتوولتائیک) روی دریاچه‌ها و مخازن طبیعی و مصنوعی در دریا و نیز استفاده از سایر زیرساخت‌ها مانند سایبان روی کانال‌ها یا موانع صوتی در امتداد بزرگراه‌ها هستند. درعین‌حال، پیش‌بینی می‌شود بخش مسکونی در همین دوره، رشد قابل‌توجهی را تجربه کند. پیشرفت‌های اخیر در کارایی، دوام، مقیاس‌پذیری و قابلیت اطمینان مواد و فناوری‌های نوظهور فتوولتائیک، مانند سلول‌های خورشیدی پروسکایت و آلی، طیف وسیع‌تری از کاربرد‌های خاص را امکان‌پذیر می‌کند. این فناوری‌ها شامل فتوولتائیک‌های یکپارچه خودرو و ساختمان، وسایل الکترونیک پوشیدنی و انعطاف‌پذیر و دستگاه‌های اینترنت اشیای قابل‌حمل با قابلیت شارژ خودبه‌خودی داخلی و بیرونی می‌شوند.

85 درصد فتوولتائیک خورشیدی دست چینی‌هاست

حوزه فتوولتائیک در 15 سال گذشته شاهد رشد چشمگیری بوده است. تولید ماژول فتوولتائیک خورشیدی از کم‌تر از 40 گیگاوات در سال 2011 به بیش از 180 گیگاوات در سال 2021 رشد کرده است. چین در سال 2023 حدود 85 درصد از تولید ماژول فتوولتائیک خورشیدی را به خود اختصاص داد که بیشتر از سهم تقاضای جهانی فتوولتائیک چین است. در این میان، ویتنام با سهم 3.4 درصدی و هند با سهم 2.7 درصدی، بزرگ‌ترین کشور‌های تولیدکننده فوتوولتائیک هستند. بعد از آن‌ها هم تایلند، آمریکا، مالزی و سایر کشور‌ها قرار گرفته‌اند. همگام با رشد جهانی، نصب سیستم‌های فتوولتائیک افزایش می‌یابد. انتظار می‌رود منطقه آسیا اقیانوسیه در بازه پیش‌بینی شده، بالاترین میانگین نرخ سالانه رشد را در بازار فتوولتائیک از آن خود کند که بیشتر به دلیل حضور بازیگران اصلی در فرایند‌های تولیدی اتفاق می‌افتد. افزایش تولید و تقاضا و به دلیل سیاست‌های حمایتی و توسعه صنعتی در چین و هند موجب رشد منطقه‌ای می‌شود. علاوه براین، شهرنشینی و صنعتی شدن سریع در این کشور‌ها باعث افزایش تقاضای انرژی، ایجاد فرصت‌های برتر به منظور توسعه قابلیت‌های انرژی‌های تجدیدپذیر می‌شود. در این میان، اگرچه اروپا سهم کمی در تولید دارد، اما در استقرار فناوری‌های فتوولتائیک (مانند آگر‌فلتائیک و نصب روی پشت‌بام‌ها) تخصص دارد.

سرمایه‌گذاری 10 میلیاردی شورای نوآوری اروپا

شورای نوآوری اروپا (EIC)، برنامه نوآوری شاخص اروپاست که با بودجه‌ای معادل 10 میلیارد و 100 میلیون یورو از سال 2021 تا 2027 تحت برنامه چهارچوب افق اروپا برای شناسایی، توسعه و افزایش مقیاس فناوری‌های پیشرفته و نوآوری‌های متحول‌کننده تأسیس شده است. EIC حدود 700 میلیون یورو در قالب طرح (EISMEA, 2025) در راه‌حل‌های تولید و ذخیره‌سازی انرژی سرمایه‌گذاری کرده است. 21 پروژه مربوط به فناوری‌های فتوولتائیک تأمین مالی شده‌اند که شامل 8 پروژه از شتاب‌دهنده EIC و 13 پروژه از طرح تأمین مالی EIC Pathfinder است. مطابق با سیاست‌های REPowerEU و STEP و تحت چهارچوب توافق سبز اروپا، EIC با حمایت از توسعه و تولید فناوری‌های حیاتی، مانند فناوری‌های مرتبط با منابع انرژی تجدیدپذیر، رقابت‌پذیری صنعتی و استقلال استراتژیک اروپا را تقویت می‌کند.

متن کامل گزارش را در روزنامه «فرهیختگان» بخوانید.