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Revista de las tecnologías fotovoltaica futuras – 3era edición

 

Resumen

 

ENF presenta su tercera edición de la Revista de las tecnologías PV futuras con toda su amplitud y perspicacidad original.

La industria fotovoltaica es ahora un sector muy complejo que mueve rápidamente. En una década ha evolucionado de una industria formada con pequeñas empresas utilizando una tecnología fija a un sector que utiliza ahora cerca de treinta tecnologías diferentes, 300 laboratorios de investigación, universidades que rebroten los limites de la ciencia fotovoltaica y mas de 10 000 empresas comprometidas en todo los aspectos de la cadena de valor del fotovoltaico..

Para ENF, ha sido esencial incluir en la tercera edición las complejidades actuales y el ritmo de cambio del sector y eso solamente 18 meses después de la publicación de su segunda edición. El informe paso de cinco a doce secciones principales y el número de caracteres escritos ha doblado para llegar a 800 000; todo complementado con datos y análisis.

Este informe pone énfasis en la comercialización de las tecnologías fotovoltaicas. Es la revista la más completa disponible hoy. Su contenido se extiende de las minerías de polisilicio, indium y tellurium (con un acento particular puesto en los problemas de abastecimientos) a la maquina herramienta, los procesos de fabrica, las descripciones de las tecnologías y hasta el producto PV final, las aplicaciones y los sistemas. Provee no solo un estudio de la industria mundial sino también un análisis aun más profunda que los informes generales. Además, no tiene medio enunciar verdades a veces difíciles. Este informe es realmente pertinente. Fundado durante tres anos de esfuerzos proveídos por el equipo de investigación de ENF, el informe es totalmente actualizado y aprobado por directores FV de diferentes partes de la cadena de valor de la industria.

 
 

Recomendaciones

 

"Este informe es una colección impresionante de información sobre el fotovoltaico."

- Frank-Holm Roegner, Head of E-Processing Department, Fraunhofer Institute

 

 

"Deseo felicitarles, usted y su equipo, para este excelente y muy completo informe. Es un documento con valor y con muchas informaciones pertinentes"

- Dr. Arnulf Jäger-Waldau, European Commission Joint Research Centre

 
 

Razones de comprarlo

 

Es la única revista de tecnología en el mercado que llega proveer detalles completos sobre el sector fotovoltaico en su conjunto. Es un « centro de conocimiento » completo así como un análisis de las tendencias, un comentario objetivo sobre los aspectos controvertidos, y explicaciones detrás de los hechos. El informe pretende un nivel de tecnicismo que permite a los directivos, ingenieros e inversores tener un vistazo completamente documentado del paisaje fotovoltaico en su conjunto, eso incluyendo los valores llaves.


No importa donde usted se sitúa en la cadena de valor del sector fotovoltaico, antes de tomar la decisión de invertir (o no invertir), de crecer (o no crecer), de cambiar de orientación (o no cambiar de orientación)… antes de todo, hay que leer el informe ENF sobre las tecnologías fotovoltaicas futuras.
 

 

Empresas cubiertas

 

Mas de 400 empresas están mencionadas directamente en la revista de las tecnologías, lo que permite construir una rica base de datos para saber quien esta interesado y sobre qué. Naturalmente, hay empresas famosas como Sharp, Sanyo, BP Solar, Evergreen Solar, First Solar, Würth Solar, Applied Materials, REC, Hemlock Semiconductors, AJA International, así como nuevas empresas en el sector que proveen cruciales innovaciones.

Sin embargo, la industria esta hoy en día tan grande que hemos debido limitar el número de empresas mencionadas en el informe a una muestra de empresas: las más significativas con arreglo al desarrollo de tecnologías particuladas.

Donde hay muchos proveedores para una tecnología FV especifica, una maquina o material particulado, hemos conectado la versión electrónica del informe sobre las tecnologías directamente con el anuario ENF que centraliza mas de 10 000 empresas. De esta manera, la revista sobre las tecnologías FV, la más completa del mercado, esta enlazada electrónicamente con la base de datos la más precisa del sector FV. Es la primera vez en el sector de la industria FV.

Este informe también ha reunido por la primera vez más de 300 departamentos universitarios y laboratorios de investigación públicos y privados (excluyendo los de los proveedores) que están actualmente activos en la investigación FV. Este informe también identifica, por la mayor parte, las áreas de investigación, las páginas web y otros datos.



 

Table of contents:

 

 

PV Future Technologies Review 7
Introduction to the 3rd Edition 7
Part I - Economic Effects Shaping Technology Directions 8
Section Index 8
1. The Solar PV Market 8
1.1 Who are the real customers? 8
1.2 Solar powered “battery driven” products 9
1.3 Off grid solar powered applications 9
1.4 Off-grid electricity supply 9
1.5 Renewable generation of electricity for the electricity grids 10
1.6 Renewable micro-generation of electricity for the electricity grids 11
1.7 Building Integrated PV (BIPV) Market 11
2. Forces shaping the success/price of a PV technology 12
2.1 Technological Advantage v Economies of Scale 12
2.2 Strategy Rules for successfully getting new solar PV technologies to market 14
2.3 Funding Dynamics behind new technologies 15
3. The solar PV industry cost drive to grid parity 18
3.1 Cost of What? 18
3.2 Cost per Watt ($/Wp) of solar PV modules 18
3.3 Installed system cost 26
3.4 Levelized Cost of Electricity (LCOE) 28
4. Drive for Higher Efficiency 29
5. Efficiency - from Lab to Field 31
6. Do standard test conditions paint an accurate picture of “Efficiency”? 32
7. Impact of “Game Playing” on a more competitive PV industry 37
7.1 Manufacturers and Governments/Regulators 37
7.2 Manufacturers and Suppliers 38
7.3 Manufacturers and their Competitors 38
7.4 Manufactures and their Customers 39
8. The Risks of the Business - (Chaos Theory) 40
8.1 Risks facing all industries 40
8.2 Risks particular to the solar PV industry 41
8.3 Risks particular to a specific solar PV technology 42
8.4 Risks specific to the particular commercial enterprise 44
8.5 Risk Summary 45
9. What is Characterising the Solar PV Industry today 46
10. Forecasting Technology Progress over the next 5 Years 47
Part II - Review of Critical Materials 49
Section Index 49
1. General Introduction 49
2. Polysilicon 51
2.1 Introduction 51
2.2 Established Silicon Refining Technologies for polysilicon 51
2.3 Emerging Scene of Silicon Refining Technologies for polysilicon 55
2.4 Implications for the solar PV industry 60
2.5 Polysilicon Suppliers 61
3. Indium 62
3.1 General Introduction 62
3.2 Forces that will determine the market price of indium 62
3.3 Market Prices and Trends 68
3.4 Indium Suppliers 70
4. Tellurium 71
4.1 General Introduction 71
4.2 Forces Determining the Price of tellurium 71
4.3 Market Prices and trends 72
4.4 Tellurium Suppliers 73
5. Gallium 74
5.1 General Introduction 74
5.2 Forces determining the price of gallium 74
5.3 Market prices and trends 75
5.4 Gallium Suppliers 75
6. Germanium 76
6.1 General Introduction 76
6.2 Forces determining the price of germanium 76
6.3 Market prices and trends 77
6.4 Germanium Suppliers 78
7. Molybdenum 79
7.1 General introduction 79
7.2 Forces determining the price of molybdenum 79
7.3 Market Prices and trends 80
7.4 Molybdenum Suppliers 80
8. Cadmium 81
8.1 Cadmium Suppliers 81
9. Pastes 82
9.1 Metallization paste 82
9.2 Alternatives to Pastes 83
10. Glass and Alternatives to Glass 84
10.1 Glass 84
10.2 Alternatives to Glass 84
10.3 Glass Suppliers 84
11. Other Materials 85
11.1 Backsheet 85
11.2 Lamination encapsulent 85
Part III - Key machines used in the factory processes 86
Section Index 86
1. Introduction 86
2. Semiconductor deposition technologies 87
2.1 Liquid Phase Epitaxy (LPE) 87
2.2 Chemical Vapour Deposition (CVD) 87
2.3 Molecular Beam Epitaxy 92
2.4 Physical Vapour Deposition (PVD) 93
2.5 Laser Pyrolysis 95
3. Diffusion Furnaces 96
3.1 List of Diffusion Furnace Suppliers 97
4. “Printing” deposition technologies 98
4.1 Introduction 98
4.2 Screen Printing 98
4.3 Inkjet Printing 99
4.4 Spray Coating 101
4.5 Deposition of the PV active material 101
4.6 Focused Flow Extrusion (from PARC) 102
4.7 Light Induced Printing (Electroplating) 102
5. Other Deposition Processes 103
5.1 Chemical Bath Deposition 103
5.2 Ultrasonic Direct Energy Plating 103
5.3 Close Space Sublimation 103
5.4 Vapour Transport Deposition 104
6. Semiconductor Wafer Cutting 105
6.1 Saw Technology 105
6.2 Cleaving technology 106
6.3 Future Developments 106
6.4 List of Suppliers 107
7. Laser Technology 108
Part IV - Factory Processes for PV Technologies 111
Section Index 111
1. Introduction 111
2. Silicon crystalline PV technologies 112
2.1 Monocrystalline Ingot production 112
2.2 Polycrystalline Ingot Production 112
2.3 Cell production 113
2.4 Panel Production 116
3. Thin Film Production Processes 119
3.1 Production process for a-Si (amorphous silicon) solar PV cells 119
3.2 Production process for CIS/CIGS Technology solar PV cells 123
3.3 Production process for CdTe Technology solar PV cells 125
Part V - Factual Survey of PV Technologies 128
Section Index 128
Section Pre-amble:- Explanation of the organisation of this section 128
1. Monocrystalline Solar PV Technology 130
1.1 “Benchmark” Sawn Wafer Technology 130
1.2 Thinner Silicon Wafer Technology 133
1.3 Edge Defined Film-fed Growth Process (EFG) 135
1.4 String Ribbon 137
1.5 Monocrystalline - Back-Contact SunPower Technology 140
1.6 Sanyo HIT Technology 141
1.7 Suntech Pluto Technology (variant of the PERL technology) 143
1.8 n-Type Monocrystalline Silicon PV Cells 144
1.9 Monocrystalline - Silicon Sliver Cells 145
1.9 Spherical Solar Cell 147
2. Multicrystalline - Benchmark Silicon Sawn Wafer Technology 150
2.1 Benchmark Silicon Sawn Wafer Technology 150
2.2 Back-Contact EWT Technology 152
2.3 Angle Buried Contact (ABC) Cell 154
2.4 Selective Emitter Cell 155
2.5 Light Capturing Ribbon 157
3. Thin Film 160
3.1 a-Si Family (including single, tandem and triple junctions) 160
3.2 CIS Family of solar PV technology 169
3.3 Thin film - CdTe Family of solar PV Technology 180
3.4 CTZSS (Copper (Cu), Tin (Sn), Zinc (Zn), Sulfur (S), and/or Selenium (Se)) 184
3.5 Crystalline Silicon on Glass (CSG) 185
3.6 FeS2 (Iron Pyrite) Solar PV Cell 188
4. Very High Performance PV Cells 190
4.1 Single and Double junction (GaAs) 190
4.2 Multi-junction (GaAs) 191
4.3 Indium, Gallium, Nitrogen (Full Spectrum) 196
4.4 Gallium Nitride/silicon tandem solar cell. 197
5. Third Generation 199
5.1 Dye Sensitised 199
5.2 Third Generation - Organic Polymer 206
5.3 Nano-technology (Quantum dots) 212
5.4 Multi-junction Nanowire PV Cells 220
5.5 List of Suppliers of Third Generation PV Technologies 221
6. Concentrator PV Technology 222
6.1 Low Concentration PV (LCPV) (Under 5 suns) 223
6.2 High Concentration PV (HCPV) (Over 5 suns and typically 500 suns) 228
6.3 Combined CPV Electricity and Direct Heating Systems 239
6.4 - List of CPV suppliers 243
Part VI Thermo PV Technology (TPV) 244
Section Index 244
1. Introduction 244
2. PV Cell Technology 245
3. Filters 245
4. System Efficiency 245
5. Cell Efficiency 245
6. Industrial Capacity 246
7. Future Research Directions 247
Part VII Innovative Solar PV Films, Cells, Panels & Designs 248
Section Index 248
1. Transparent Solar Cells 248
2. Coloured Solar PV Modules 251
3. Innovative Panel Designs (Roof Tiles and Shingles) 253
4. Combined PV Flat Panel and Thermal Water Heating 256
5. Building Integrated PV 259
6. Other Innovations 260
6.1 Light Wavelength Conversion Films and Luminescent solar concentrators 260
6.2 Light Splitting PV Receiver 261
6.3 Integrated solar power electronic circuits 262
6.4 Microscopic solar cells for attachment to fabrics 262
6.5 Solar Roads 262
7. Silexium SiC Anti-reflective coating solution 263
Part VIII - Solar PV Generated AC Energy 264
Section Index 264
Sections Pre-amble Introduction 264
1. Inverters 265
1.1 The architecture of inverters to solar PV modules 265
1.2 The Basic efficiency of Inverters 266
1.3 List of Suppliers 267
2. Charge Controllers 268
3. Mounts and Trackers 269
3.1 Fixed Mounts 269
3.2 Single-Axis Trackers and Mounts 269
3.3 Two-axis Mounts 270
3.4 Tracker Drives 270
3.5 List of Suppliers 271
4. Batteries 272
4.1 The Lead Acid Battery Evolution 272
4.2 Other types of batteries currently in use 272
4.3 Future Developments in Battery Technology 272
4.4 List of Suppliers 275
5. Other Innovations 276
5.1 Solar Panel Automated Cleaning 276
5.2 Solar PV Farm Fault Monitoring 276
Part IX - The Solar Powered Products Revolution 277
Section Index 277
1. Solar Applications Product Market 277
2. Markets 278
3. Technology 279
3.1 Solar Cells Only 279
3.2 Solar Cells Plus Motor 279
3.3 Solar Cells Plus Battery Plus Motor 280
3.4 Solar Cells Plus Battery Plus Lights 281
3.5 Solar Cells Plus Portable Electronic Device 283
3.6 Solar Cells Plus Battery Plus Portable Electronic Device 283
3.7 Solar Cells Plus Battery Plus Static Electronic Device 283
4. List of Suppliers 284
5. Discussion and Conclusion 285
Part X - Quality and Reliability of Solar PV Systems 286
Section Index 286
1. The Solar PV Quality System 286
2. Material Quality Control 287
3. Factory Testing 288
4. Quality Standards and Certification by third party testers 289
5. Feedback from the field 290
6. Research programmes to address particular issues 292
Part XI - Survey of Solar PV Research in University & Public/Private Research Laboratories 293
Section Index 293
1. Introduction 293
2. ENF survey of solar PV research 295
America - North 295
America South 312
Asia 313
Australasia 327
Europe 329
Middle-east and Africa 357
Annex - ENF Classification of Research into Solar PV Technologies 360
Part XII - Glossary of Terms used in the Solar PV Industry 361

 

 
 
Metodología

 

La revista ENF sobre las tecnologías FV futuras esta hecha gracias a un proceso de investigación y análisis durante 3 anos. Todo empiezo en 2007:

1era edición de la revista ENF de las tecnologías futuras (sept. 2007)

La primera edición ha dado una perspectiva « a fuera de la industria »  dirigida por una alta tecnología en el sector mundial emergente del fotovoltaico.

Eso ofreció a la industria una manera original de percibir los varios problemas emergentes. La industria solar ha sido perturbada por su primera crisis: la penuria de polisilicio. Un proyecto de investigación ENF ha sido emprendido en el sector del polisilicio para encontrar nuevas técnicas de refinación de este material. Eso ha establecido la base del análisis de las tecnologías alternativas que traduce la diversificación de la industria PV. La revista ha seguido las tecnologías de primera, segunda y tercera generación.

La primera edición, capa fundadora de la revista, comprendía las partes siguientes:

I Parte - Definir el marco (los problemas de comercialización)
II Parte - El sector emergente de las tecnologías del refinado del silicio
III Parte - 2007 – Sondeo factual sobre las tecnologías fotovoltaicas

Para facilitar la búsqueda de información cada resultado sobre una tecnología FV estaba presentado de la manera siguiente:

Introducción – Definición de la tecnología, ventajas e inconvenientes
Actores – Lista de las empresas activas en esta tecnología
Eficiencia de las células y de los paneles – Comparador comúnmente aceptado
Descripción – para ayudar a visualizar lo que se trata
Materiales brutos – Añadidos si pertinente (ex: gallium)
Métodos de fabricación utilizadas – Identificación de los procesos industriales necesarios
Proveedores más arriba – ¿Quien provee las maquinas herramientas indispensables al proceso?
Capacidad industrial detrás de la tecnología – Estimación de la capacidad de producción de la fábrica más abajo
Orientaciones I&D futuras – Lista de los retos por afrontar con las tecnologías
Una gran parte de nuestras investigaciones consistió en la búsqueda de cifras y explicaciones para hechos poco comunes.

Esta base ha sido preservada y actualizada para cada edición de la revista ENF de las tecnologías futuras.

2da edición de la revista ENF de las tecnologías futuras (Sept. 2008)

La segunda edición extendí la visión de la revista desde la extracción minería de importantes materiales brutos como el indium y el tellurium hasta la aparición de la revolución de los productos solares. Por la primera vez, toda la industria FV estaba estudiada en su totalidad, lo que ha permitido clarificar las relaciones entre los diferentes sectores.

La revista de los materiales críticos coincidió con el aumento de los precios de algunos materiales necesarios a la segunda generación (capa fina) de productos FV. Con un análisis muy bien documentado, este aspecto ha sido integrado a la revista. También hemos puesto el acento sobre los procesos de fábrica y las más importantes maquinas insistiendo sobre las tecnologías de deposiciones. La organización es la siguiente:

I Parte –Definir el marco
II Parte – Revisión de los materiales críticos
III Parte – Procesos de fabrica para las tecnologías FV
IV Parte – Sondeo factual de las tecologias FV
V Parte – Aplicacion de las celulas solares FV a los productos

3era edición de la revista ENF de las tecnologías futuras (Abril 2010)

La tercera edición tenia el mismo objetivo: reunir a dos capas de información y análisis, aumentar la extensión de la revista a otros aspectos, incluyendo los sistemas solares FV, la tecnología TFV (termo-fotovoltaico) y la calidad/fiabilidad del solar FV para crear la formula siguiente:

I Parte – hechos económicos impactando sobre las orientaciones tecnológicas
II Parte – Revisión de los materiales críticos
III Parte – principales maquinas utilizadas para los procesos de fábrica
IV Parte – Procesos de fábrica para las tecnologías FV
V Parte – Sondeo factual sobre las tecnologías FV
VI Parte – Tecnología termo fotovoltaica (TPV)
VII Parte – Capas, células, paneles y diseño FV innovantes
VIII Parte – Energía AC (energía alternativa) generada por el FV
IX Parte – Revolución de los productos a energía solar
X Parte – Calidad y fiabilidad de los sistemas solares FV
XI Parte – Sondeo sobre las investigaciones FV en las universidades y en los laboratorios de investigación públicos y privados
XII Parte – Glosario de términos utilizados en la industria FV

Con una búsqueda en profundidad de los aspectos de las maquinas herramientas y de los procesos, hemos listado mas de 300 departamentos universitarios y laboratorios de investigaciones públicos o privados (excluyendo los de los proveedores) implicados en la investigación FV en mas de 40 países.

La 3era edición ha integrado en varias secciones de la revista enlaces Internet para las bases de datos electrónicas de ENF. Así, los poseedores de la versión electrónica de la revista pueden pasar de las descripciones y análisis de una tecnología, a la base de datos ENF que lista miles empresas activas en diferentes sectores de la industria. De esta manera, la revista de las tecnologías futuras se convierte en una herramienta de información única en esta industria.

Sobre esos tres años, hemos mantenidos una disciplina estricta para proveer suficientes detalles y permitir a una gran parte de directivos de la industria, de todos los niveles y a todos los actores del sector (inversores, reguladores etc.) entender lo que pasa y dialogar con expertos. La revista completa el espacio de conocimiento esencial entre los artículos de prensa y los libros técnicos.

 

 
 
Beispielseiten
 
ENF Future Technologies Review 3rd Edition Sample
 
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