211service.com
Chinese zonne-energiebedrijven gedijen op productie-innovaties
Vijf jaar geleden was slechts een van de 10 grootste producenten van zonnecellen in China gevestigd. Maar vorig jaar waren vier van de top vijf daar gevestigd, en elk groeit snel: alle vier verdubbelden hun productie vorig jaar. Er wordt algemeen aangenomen dat dit succes te danken is aan lage arbeidskosten, maar Stuart Wenham, CTO van de grootste zonnecelproducent in China, Suntech Power, stelt dat de echte oorzaken de vooruitgang in de productietechnologie zijn die de prestaties van zonnecellen heeft verbeterd en de kosten heeft verlaagd. .
Gezicht van zonne: Het hoofdkantoor van Suntech in Wuxi, China, met een zonnegevel, is ook de belangrijkste fabriek voor de productie van zonnecellen.
Arbeid is goed voor slechts 3 tot 4 procent van de kosten van het maken van zonnepanelen. Andere factoren, zoals materialen en de kosten van apparatuur, zijn belangrijker. En als gevolg van de toegenomen automatisering van de afgelopen jaren, dalen de arbeidskosten. Volgens Wenham had Suntech in 2008 vier arbeiders nodig voor elke megawatt aan productiecapaciteit. Vorig jaar waren er slechts 1,49 arbeiders nodig om hetzelfde aantal te maken. Waarom zou Suntech dit doen als hun belangrijkste voordeel lage arbeidskosten waren? vraagt Wenham. De Amerikaanse minister van Energie Steven Chu kwam vorig jaar de mening van Wenham delen, nadat hij de belangrijkste fabriek van Suntech had bezocht. Het is een hightech, geautomatiseerde fabriek. Het lukt niet vanwege goedkope arbeidskrachten, zei hij.
Wenham zegt dat de Chinese topbedrijven bijzonder goed zijn in het identificeren van veelbelovende technologieën – vaak concepten en prototypes die al tientallen jaren in laboratoria wegkwijnen – en in het vinden van manieren om ze op grote schaal te produceren. Het grootste deel van de laatste twee decennia werden de zonnecellen die wereldrecords voor efficiëntie vestigden gemaakt door onderzoekers van de Universiteit van New South Wales in Australië. Ze probeerden [die technologie] de hele tijd te commercialiseren, zegt hij. Het kostte Suntech om die laboratoriumprocessen om te zetten in productieprocessen.
Wenham zegt dat kennis en ervaring in productie cruciaal waren voor het ontwikkelen van dergelijke ontwikkelingen. Bij UNSW, legt hij uit, zouden de onderzoekers dit verschrikkelijk geavanceerde proces gebruiken, inclusief fotolithografie, vacuümafzetting van vrij exotische metalen en allerlei soorten chemische processen, om de smalle metalen contacten te deponeren die nodig zijn voor het bereiken van hoge efficiënties. Suntech-onderzoekers, die goed op de hoogte waren van de behoeften van productie, bedachten een eenvoudige, goedkope manier om dat allemaal te vervangen en tegelijkertijd dezelfde resultaten te behalen, zegt hij.
De andere topfabrikanten van zonne-energie in China identificeren ook veelbelovende technologie en schalen deze op. Onlangs hebben verschillende zonne-energieproducenten van het land, waaronder Suntech, een idee aangenomen voor het maken van siliciumwafels waarop decennia eerder patent was verleend; de industrie had nog geen manier gevonden om het op grote schaal te gebruiken. Nu het patent is verlopen, hebben minstens vier Chinese bedrijven succesvolle manieren ontwikkeld om deze manier van productie van de wafels, die de kern van een zonnecel vormen, op te schalen. Deze innovatieve productieprocessen kunnen de kosten van zonnecellen met 10 tot 20 procent verlagen.
Op hun beurt hebben de Chinese bedrijven hun productiesucces gebruikt om te proberen een volgende generatie technologie te ontwikkelen. Dit jaar heeft Suntech productieapparatuur in gebruik genomen voor nieuwe hoogrenderende zonnecellen. Op volle capaciteit zal de apparatuur in staat zijn om elk jaar ongeveer 2,5 miljoen panelen aan cellen te produceren - genoeg om 500 megawatt elektriciteit op te wekken. Bij het in gebruik nemen van de apparatuur maakten de onderzoekers van het bedrijf van de gelegenheid gebruik om meer te weten te komen over de technologie en over het subtiele samenspel tussen factoren zoals het dopingniveau in de siliciumwafels en de technologie die wordt gebruikt om dunne films van materiaal op hun oppervlakken aan te brengen.
Het is heel interessant om experimenten te doen op een faciliteit van een halve gigawatt, zegt Wenham. Als je eenmaal iets in de productie hebt, creëert het een goede omgeving waar je de dingen heel goed onder controle hebt, en je doet dingen in grote aantallen, zodat het statistisch gezien erg krachtig is. Je ziet de impact van veranderingen die je niet zou kunnen zien als je dingen in het lab als eenmalig doet. Als resultaat van deze experimenten was Suntech in staat om een toch al efficiënt ontwerp aanzienlijk efficiënter te maken.
Niet alle productiewijzigingen die Chinese bedrijven hebben aangebracht, hebben het product verbeterd. In sommige gevallen hebben kostenbesparingen geleid tot producten die niet zo lang meegaan of even goed presteren als zonnecellen die elders worden gemaakt, zegt Travis Bradford, analist in de zonne-energiesector. Maar de Chinese bedrijven hebben ook andere, niet-technische voordelen die hen in staat hebben gesteld om te slagen. De overheid zorgt voor goedkope financiering voor de uitbreiding van de productie en heeft de administratieve rompslomp voor vergunningen verminderd. Het beleid is ook stabieler dan dat van veel westerse regeringen, wat de bedrijven helpt om vooruit te plannen. En hoewel arbeid een klein deel van de productiekosten van zonnecellen kan uitmaken, verlaagt goedkope arbeid de kosten van het bouwen van nieuwe fabrieken aanzienlijk.
Sommige van China's voordelen, zoals de prijs van valuta, zouden binnenkort kunnen verdwijnen, zegt Bradford: als de westerse bedrijven tot die tijd kunnen overleven, zullen Chinese bedrijven het onaangenaam concurrerend vinden - een situatie waarmee ze niet vertrouwd zijn. Maar het is geen situatie die ze niet hadden voorzien. Zelfs nu Suntech de productie van zijn nieuwe hoogrenderende zonnecellen verhoogt, werkt het al aan productieprocessen die de efficiëntie met nog eens 10 procent kunnen verhogen. Wenham houdt de meeste details geheim - het enige waar hij over kan praten, is iets dat hij vergelijkt met een spuitpistool om onzuiverheden van de siliciumwafel te verwijderen.
Het is eenvoudig maar effectief, zegt hij. Die eenvoud houdt de productiekosten laag, terwijl de hogere efficiëntie ervoor zorgt dat cellen meer vermogen kunnen genereren, waardoor de kosten per watt lager zijn. Als het bedrijf succesvol is, zullen de ontwikkelingen in de productie zonne-energie opnieuw goedkoper maken.