Chiny zaciskają kontrolę nad technologią PV. Perowskity i najnowsze ogniwa na liście

Przez kilkanaście lat Chiny zbudowały pozycję absolutnego lidera światowej fotowoltaiki. Dziś to właśnie chińskie firmy produkują większość wafli krzemowych, ogniw i modułów PV oraz coraz częściej wyznaczają kierunek rozwoju technologicznego całej branży.

Teraz Pekin chce mocniej chronić know-how, które pozwoliło osiągnąć tę przewagę.

Chińskie Ministerstwo Handlu i Ministerstwo Nauki i Technologii zaproponowały rozszerzenie katalogu technologii objętych zakazami lub ograniczeniami eksportowymi. Projekt obejmuje 40 strategicznych technologii związanych ze sztuczną inteligencją, biomedycyną i fotowoltaiką.

W samym sektorze PV na liście znalazło się 12 technologii, w tym rozwiązania związane z polikrzemem, ultracienkimi waflami, ogniwami TOPCon, HJT i Back Contact, a także jednymi z najbardziej obiecujących technologii przyszłości - perowskitami i tandemami krzemowo-perowskitowymi.

To nie oznacza zakazu sprzedaży chińskich paneli za granicę. Stawką jest coś innego - możliwość budowania poza Chinami fabryk wykorzystujących najbardziej zaawansowane chińskie procesy produkcyjne.

Nie 40 zakazów, lecz 40 technologii pod kontrolą

Warto od razu uporządkować temat.

Chiński projekt nie zakłada całkowitego zakazu eksportu wszystkich 40 technologii. Część ma zostać objęta pełnym zakazem, a część systemem ograniczeń i zezwoleń.

To zasadnicza różnica.

W przypadku technologii objętych zakazem transfer za granicę nie będzie możliwy. W przypadku technologii ograniczonych eksport będzie mógł odbywać się po uzyskaniu odpowiedniej zgody władz.

Dodatkowo Chiny już wprowadziły tymczasowy system rejestracji wybranych transferów. Dotyczy on nie tylko sprzedaży dokumentacji technicznej, lecz także licencji, praw własności intelektualnej, kluczowego wyposażenia oraz zmian kontroli nad technologią na rzecz zagranicznego podmiotu.

W praktyce Pekin chce więc wiedzieć, kto, gdzie i w jakim celu wyprowadza z kraju najbardziej wartościowe przemysłowe know-how.

Fotowoltaika znalazła się obok AI i biomedycyny

Sam fakt umieszczenia technologii PV w jednym katalogu ze sztuczną inteligencją i zaawansowaną biomedycyną jest znaczący.

Pokazuje, że Chiny zaczynają traktować fotowoltaikę nie tylko jako przemysł energetyczny, ale jako strategiczny sektor technologiczny.

I trudno się temu dziwić.

W przyszłości o przewadze producentów nie będzie decydowała wyłącznie cena panelu za wat. Coraz większe znaczenie mają sprawność, zużycie materiałów, grubość wafli, szybkość produkcji, metalizacja, technologia nanoszenia warstw i zdolność do masowego wytwarzania nowych typów ogniw.

To właśnie te elementy Pekin chce chronić.

Polikrzem to dopiero początek

Część proponowanych ograniczeń dotyczy pierwszego etapu łańcucha produkcyjnego - wytwarzania polikrzemu.

To podstawowy materiał wykorzystywany dziś do produkcji większości ogniw fotowoltaicznych.

Kontrolą mają zostać objęte między innymi wybrane zaawansowane procesy produkcji trichlorosilanu i technologie złoża fluidalnego, a także rozwiązania dla dużych linii przemysłowych.

Znaczenie jest spore, bo nowoczesna fabryka PV to nie tylko budynek i maszyny.

Najcenniejsza jest często wiedza o tym, jak osiągnąć wysoką jakość, wydajność produkcji i niskie koszty przy ogromnej skali.

To właśnie taki know-how jest znacznie trudniejszy do odtworzenia niż sam zakup urządzeń.

Ultradrobne wafle też mają zostać objęte ochroną

Kolejna grupa obejmuje technologie produkcji bardzo cienkich wafli krzemowych.

Projekt wskazuje rozwiązania dotyczące wafli o grubości do 70 mikrometrów, wraz z powiązanym oprogramowaniem, algorytmami i dokumentacją konstrukcyjną urządzeń.

Dlaczego to takie ważne?

Im cieńszy wafer, tym mniej krzemu potrzeba do produkcji ogniwa. W skali jednej sztuki różnica wygląda niepozornie. W fabryce produkującej miliony ogniw przekłada się jednak na ogromne ilości materiału i realne oszczędności.

Problem polega na tym, że cieńszy krzem jest bardziej podatny na uszkodzenia i wymaga bardzo dopracowanego procesu produkcyjnego.

To właśnie takie szczegóły decydują dziś o przewadze przemysłowej.

TOPCon, HJT i Back Contact na liście

Chińska kontrola ma objąć również technologie produkcji najbardziej zaawansowanych ogniw krzemowych.

Dotyczy to przede wszystkim TOPCon, HJT oraz BC, czyli rozwiązań stopniowo wypierających starszą technologię PERC.

TOPCon wykorzystuje pasywowany kontakt z warstwą tlenku tunelowego, HJT łączy krzem krystaliczny z cienkimi warstwami amorficznymi, a konstrukcje Back Contact przenoszą kontakty elektryczne na tylną stronę ogniwa.

Każda z tych technologii pozwala zwiększać sprawność, ale wymaga bardzo precyzyjnych procesów produkcyjnych.

W proponowanych regulacjach pojawiają się między innymi technologie LPCVD, PECVD, ALD, dyfuzji boru oraz zaawansowanej metalizacji miedzią.

Nie chodzi więc jedynie o ogólną recepturę ogniwa.

Kontrola schodzi bardzo głęboko w proces fabryczny.

Najciekawsze są jednak perowskity

Największe znaczenie długoterminowe może mieć objęcie kontrolą technologii perowskitowych.

Perowskity od lat wskazywane są jako jeden z najbardziej obiecujących kierunków rozwoju fotowoltaiki. Pozwalają pochłaniać inną część widma słonecznego niż krzem i mogą być łączone z tradycyjnymi ogniwami.

To prowadzi do konstrukcji tandemowych.

W takim ogniwie warstwa perowskitowa wykorzystuje wysokoenergetyczną część promieniowania, a krzem przejmuje pozostałą część widma. Dzięki temu można przekroczyć ograniczenia charakterystyczne dla klasycznych jednozłączowych ogniw krzemowych.

I właśnie dlatego tandemy krzemowo-perowskitowe są dziś jednym z głównych kandydatów na następną generację fotowoltaiki.

Granica 30 proc. sprawności nie jest przypadkowa

Chiński projekt wskazuje bardzo konkretne parametry.

Kontrolą mają zostać objęte technologie produkcji tandemowych ogniw krzemowo-perowskitowych o boku wynoszącym co najmniej 182 mm i sprawności minimum 30 proc.

To symboliczna granica.

Dla klasycznych jednozłączowych ogniw krzemowych teoretyczna granica sprawności wynosi około 29,4 proc. Tandemy umożliwiają przejście powyżej tego poziomu.

Jeżeli uda się je produkować masowo przy rozsądnych kosztach i odpowiedniej trwałości, mogą doprowadzić do kolejnego dużego skoku wydajności modułów.

Więcej mocy z tego samego metra kwadratowego oznacza mniej konstrukcji, przewodów, terenu i pozostałych elementów instalacji przypadających na jednostkę mocy.

Kontrola obejmie także całe moduły perowskitowe

Projekt nie kończy się na pojedynczych ogniwach.

Wskazano również technologie produkcji modułów wykonanych wyłącznie z perowskitów o sprawności od 18 proc. oraz tandemowych modułów perowskitowych o sprawności od 28 proc.

To ważne, bo rekord laboratoryjny to jedno, a przemysłowy moduł o dużej powierzchni to zupełnie inna liga.

Największym wyzwaniem perowskitów od lat nie jest już samo pokazanie wysokiej sprawności na niewielkiej próbce.

Problemem jest przeniesienie tych parametrów na duże powierzchnie, utrzymanie powtarzalności procesu i zapewnienie wieloletniej trwałości.

Kto rozwiąże właśnie ten problem, może uzyskać ogromną przewagę.

Slot-die coating może być jednym z najcenniejszych elementów

Na liście znalazło się również powlekanie szczelinowe, czyli slot-die coating, dla szerokości roboczej co najmniej 1,1 m.

To pozornie mniej spektakularny element niż ogniwo o sprawności 30 proc., ale przemysłowo może być jeszcze ważniejszy.

Technologia pozwala nanosić cienką, jednorodną warstwę materiału perowskitowego na dużą powierzchnię w jednym przejściu.

A właśnie skalowanie procesu nanoszenia warstw jest jednym z kluczowych problemów przy przechodzeniu z laboratorium do masowej produkcji.

Można mieć świetny materiał i rekordową sprawność małego ogniwa, ale jeśli nie potrafimy pokryć nim równomiernie powierzchni pełnowymiarowego modułu, biznesu z tego nie będzie.

Panele nadal będzie można eksportować

To bardzo ważne: proponowane regulacje nie oznaczają zakazu eksportu gotowych chińskich modułów fotowoltaicznych.

Chiny nadal mogą sprzedawać panele za granicę.

Kontrola dotyczy technologii umożliwiających ich produkcję oraz wybranych urządzeń i procesów, które zawierają strategiczne know-how.

Z punktu widzenia Chin to logiczny ruch.

Znacznie korzystniej jest sprzedać światu gotowy panel niż pomóc konkurentowi zbudować fabrykę, która za kilka lat będzie produkowała taki sam panel lokalnie.

Europa może dostać kolejny problem

Dla Europy proponowane zmiany są szczególnie interesujące.

UE od kilku lat próbuje odbudować własny przemysł fotowoltaiczny. Problem polega na tym, że sama budowa fabryki nie wystarcza.

Jeżeli najnowocześniejsze procesy przemysłowe pozostaną w Chinach, europejskie zakłady mogą wystartować już z technologicznym opóźnieniem.

Można oczywiście rozwijać własne rozwiązania - i Europa nadal posiada bardzo mocne ośrodki badawcze. Ale przejście od laboratorium do masowej produkcji jest najtrudniejszą i najdroższą częścią całego procesu.

Chiny mają już doświadczenie w skalowaniu technologii do gigantycznych wolumenów.

I właśnie tego doświadczenia Pekin nie chce łatwo oddawać.

Historia zatacza ciekawe koło

Cała sytuacja ma pewną ironię.

Wiele technologicznych fundamentów współczesnej fotowoltaiki powstawało w Europie, Stanach Zjednoczonych i Japonii. Chiński przemysł wykorzystał globalny transfer technologii, dostęp do urządzeń produkcyjnych oraz ogromną skalę inwestycji, aby zbudować swoją obecną pozycję.

Dzisiaj sytuacja jest odwrotna.

To Chiny posiadają część najcenniejszego przemysłowego know-how, a Europa próbuje ponownie budować lokalne fabryki.

Pekin najwyraźniej nie zamierza ułatwiać konkurencji powtórzenia tej samej drogi.

Dla instalatora jutro niewiele się zmieni

W krótkim terminie przeciętny instalator PV czy właściciel domu prawdopodobnie nie zauważy żadnej różnicy.

Gotowe moduły nadal będą trafiały na eksport, a nowe przepisy dotyczą przede wszystkim transferu technologii produkcyjnych.

Skutki mogą być widoczne dopiero w dłuższym okresie.

Jeżeli europejscy, amerykańscy czy indyjscy producenci będą mieli trudniejszy dostęp do najbardziej zaawansowanych procesów, może to spowolnić rozwój lokalnej produkcji PV poza Chinami i zwiększyć koszty budowy konkurencyjnych fabryk.

Z drugiej strony ograniczenia mogą przyspieszyć rozwój własnych technologii poza Chinami.

Technologiczny mur czasem chroni przewagę, a czasem motywuje konkurencję do zbudowania własnej drabiny.

Fotowoltaika staje się technologią strategiczną

Najważniejszy wniosek wykracza poza samą energetykę słoneczną.

Jeszcze kilkanaście lat temu panele fotowoltaiczne były przede wszystkim produktem energetycznym.

Dziś zaawansowana fotowoltaika zaczyna być traktowana podobnie jak półprzewodniki, sztuczna inteligencja czy technologie wojskowe - jako obszar decydujący o konkurencyjności gospodarki i bezpieczeństwie państwa.

Jeżeli energia elektryczna ma być jednym z fundamentów przyszłej gospodarki, technologia pozwalająca produkować ją najtaniej i najwydajniej staje się strategicznym aktywem.

Chiny najwyraźniej doskonale to rozumieją.

Perowskity mogą stać się kolejnym polem technologicznej rywalizacji

Na razie nowe regulacje są jeszcze na etapie konsultacji. Ostateczny zakres może więc ulec zmianie.

Sam kierunek jest jednak bardzo czytelny.

Chiny nie chcą już być wyłącznie największym producentem paneli fotowoltaicznych. Chcą także zachować kontrolę nad technologiami potrzebnymi do produkcji następnej generacji modułów.

Jeżeli perowskity i tandemy rzeczywiście staną się standardem rynku PV w kolejnej dekadzie, decyzje podejmowane dzisiaj mogą mieć ogromne znaczenie.

Bo kolejna wojna cenowa na rynku fotowoltaiki może już nie dotyczyć wyłącznie tego, kto potrafi wyprodukować najtańszy panel.

Może dotyczyć znacznie ważniejszego pytania: kto w ogóle będzie posiadał technologię pozwalającą produkować najlepsze panele świata?

Materiał współtworzony z AI.