Planes para una cadena de suministro fotovoltaica europea de pleno derecho

De pv magazine 04/2022

Es un momento emocionante para la fabricación fotovoltaica, ya que la industria solar mundial parece haberse dado cuenta de la necesidad de contar con cadenas de suministro localizadas en todas sus regiones clave. Europa, India y Estados Unidos están lanzando importantes incentivos y poniendo en marcha planes para la fabricación integrada verticalmente a escalas comparables a las que ya están en marcha en China.

Muchas de las primeras innovaciones en energía solar tuvieron lugar en Europa, antes de que el grueso de la capacidad de fabricación mundial de módulos fotovoltaicos y materiales relacionados se trasladara a Asia en la última década. Y ahora que Europa busca establecer de nuevo una industria fotovoltaica local, está claro que las empresas implicadas quieren mantener la reputación del continente como líder tecnológico. Hasta el momento, la mayor parte de los planes europeos consisten en producir células y módulos basados en la tecnología de heterounión (HJT), uno de los conceptos de célula más avanzados actualmente en producción y capaz de alcanzar uno de los mayores rendimientos.

“En Europa, la HJT es actualmente la tecnología elegida por los nuevos fabricantes y las nuevas líneas, en lugar de las actualizaciones de la PERC de tipo p”, dijo Karl Melkonyan, analista principal de IHS Markit. “En los últimos 15 a 20 años, la tecnología HJT ha recorrido un largo camino, disminuyendo continuamente el coste, aumentando la eficiencia de conversión y otras mejoras de rendimiento, junto con una fuerte estabilidad con un coeficiente de temperatura muy bajo. También es importante mencionar que todavía hay espacio para más mejoras”.

A nivel mundial, HJT se enfrentará a la competencia de la tecnología PERC existente, que ya está muy bien optimizada en cuanto a costes, y de su principal rival de tipo n, TOPCon, que, a diferencia de HJT, puede producirse en líneas PERC adaptadas. “Tanto HJT como TOPCon aún tienen que desarrollar y mejorar algunos de los procesos de fabricación para alcanzar la competitividad en costes, con mayor eficiencia, mayor rendimiento y durabilidad, menor tiempo de procesamiento, menor coste y mejor rendimiento general”, añadió Melkonyan. “No creo que haya un solo ganador”. En Europa, sin embargo, los mayores planes de fabricación anunciados hasta ahora, incluidos los de Meyer Burger en Alemania, REC Group y Recom en Francia, y Enel en Italia, se centran en el HJT. Y mientras estos actores más consolidados continúan su impresionante labor de mejora y optimización de la tecnología de células de silicio, hay un montón de nuevas innovaciones esperando en las alas que prometen tanto apoyar los planes existentes como mover la fabricación fotovoltaica en nuevas direcciones.

Tecnología HJT

Con tecnologías como la HJT acercándose a los límites de eficiencia práctica de una célula solar de silicio, la industria está buscando nuevos materiales para polisilicioalcanzar mayores rendimientos. Las perovskitas, que suelen depositarse sobre una célula de silicio para crear un dispositivo en tándem, se han convertido en los materiales más prometedores. Y aunque todavía no se han comercializado a ninguna escala, muchos consideran que las células en tándem e incluso las perovskitas por sí mismas son el futuro de la energía fotovoltaica.

La empresa Oxford PV, con sede en el Reino Unido y Alemania, es una de las pioneras de la tecnología de células en tándem, y ya se está acercando a la marca del 30% de eficiencia con dispositivos a escala de laboratorio. La empresa tiene previsto introducir en el mercado células de perovskita-silicio fabricadas en su planta de Brandenburgo (Alemania) antes de finales de este año, tras haber sufrido algunos retrasos debido a Covid y a las limitaciones de la cadena de suministro. En cuanto a la célula de fondo de silicio, Oxford PV apuesta firmemente por el HJT como la mejor opción y considera que es una oportunidad para que los fabricantes europeos tomen la delantera en la tecnología.

“En este momento, otras regiones están, en cierta medida, atascadas con un producto heredado en PERC, y quieren ampliarlo”, dijo el director general de Oxford PV, Frank Averdung. “En Europa, la capacidad de fabricación actual es marginal, y no tienen este producto heredado. Y para nosotros, si queremos la mayor eficiencia, necesitamos la célula inferior de mejor rendimiento, y eso, por supuesto, es HJT”.

Polisilicio y más allá

Con sus recientes interrupciones, subidas de precios y preocupaciones por el trabajo forzado, la cadena de suministro del polisilicio ofrece una demostración de la necesidad de una producción localizada de principio a fin. Mientras que empresas consolidadas como Wacker y Elkem tienen capacidad para suministrar gran parte del polisilicio que necesitarán los fabricantes europeos en los próximos años, otras están buscando formas de agitar esta situación y reducir drásticamente los costes en el proceso.

La empresa alemana Nexwafe está desarrollando una tecnología que promete sustituir los procesos de producción de polisilicio, es decir, la extracción de lingotes y el aserrado, por un solo paso, creando obleas de silicio directamente a partir de gas clorosilano. El proceso promete, según sus creadores, reducir el coste de la producción de obleas a la mitad y producir obleas más uniformes y de mayor calidad de lo que es posible con la tecnología actual. A finales de 2021, la empresa recaudó 39 millones de euros en inversiones y tiene previsto ampliar una planta de 500 MW de capacidad en su sede de Bitterfeld-Wolfen (Alemania) para principios de 2024.

Las nuevas tecnologías de capa fina también prometen reducir gran parte del coste y la complejidad inherentes a la fabricación de módulos fotovoltaicos de silicio. La empresa británica Power Roll ha completado recientemente una línea de producción piloto para su tecnología, que deposita el material de las células solares Power Roll en una estructura única de microranuras. En la producción piloto, la empresa trabaja con perovskita como material de la célula, y apunta a aplicaciones ligeras e integradas. “Calculamos que, cuando se amplíe, nuestra tecnología será un 50% más barata en términos de capital inicial, con un periodo de recuperación de la inversión un 50% más corto que el actual sistema fotovoltaico de silicio pesado”, dijo el director general de Power Roll, Neil Spann.

Ubicación, ubicación, ubicación

Tras la finalización de su línea de 100 MW en Brandenburgo, Oxford PV está planeando otra fábrica de células y módulos de 2GW, pero hasta ahora no ha confirmado dónde podría ubicarse. “Estamos abiertos a cualquier ubicación. Por supuesto, somos una empresa europea, fundada en el Reino Unido y tenemos operaciones de fabricación en Alemania y preferiríamos quedarnos”, dijo Averdung. “Pero al mismo tiempo, no podemos cerrar los ojos si hay beneficios sustanciales en otras ubicaciones”.

Para asegurarse de que sigue siendo atractiva para las empresas que desarrollan estas nuevas tecnologías fotovoltaicas, es posible que Europa tenga que mejorar su apoyo para su ampliación. “La cantidad necesaria para ampliar nuestro centro en Alemania significa que tenemos que recaudar aproximadamente 100 millones de euros. Y en la actualidad, las ayudas estatales suponen tal vez el 10% o el 12% de esa cantidad”, declaró el director general de Nexwafe, Davor Sutija, a la revista pv. “Y si se compara con las iniciativas fiscales de Estados Unidos, con los programas que se están llevando a cabo en la India y con el nivel de apoyo estatal en China, esto convierte a Europa en un país rezagado en el apoyo a las energías renovables”.

Aparte de los proyectos piloto que demuestran su tecnología, tanto Nexwafe como Power Roll siguen un modelo de negocio consistente en conceder licencias de su tecnología a otros fabricantes, en lugar de fabricarlas ellos mismos, lo que significa que es poco probable que estén vinculados a ninguna región. La empresa india Reliance New Energy Solar invirtió recientemente 25 millones de euros en Nexwafe y tiene previsto aplicar la tecnología de fabricación de obleas en sus ambiciosos planes para una cadena de suministro en la India. Power Roll también está estudiando la posibilidad de fabricar su tecnología de capa fina en la India con su socio local Thermax.

Sin embargo, ambas empresas afirman que ven muchas oportunidades en Europa y están dispuestas a participar en la industria fotovoltaica de la región. “Vamos a desarrollar nuevas generaciones de energía solar que tengan eficiencias ultra altas, incluso con gradientes de dopaje, y estructuras novedosas. Y creemos que sería ideal contar con socios en Europa, para llevar esas nuevas innovaciones al mercado”, dijo Sutija. “Al mismo tiempo, nuestro trabajo con Reliance demuestra que existe una demanda mundial de nuestra tecnología. Y desde el punto de vista de la inversión, tenemos que ser capaces de competir a nivel mundial y crear asociaciones estratégicas que permitan que nuestra tecnología se difunda lo más rápidamente posible.”

Cadenas de valor

Con su tecnología de perovskita, Oxford PV también ha tenido cuidado de evitar depender de materiales que puedan escasear en cualquier región. “Hemos estudiado los materiales que entran en nuestras células de perovskita para asegurarnos de que están disponibles fácilmente, de que están disponibles en regiones no conflictivas y en cantidades suficientes”, dijo el director de tecnología de la empresa, Chris Case. “Nuestros cálculos muestran que hay suficiente para suministrar más de 30TW de tecnología de perovskita, y tenemos la capacidad dentro de la cadena de suministro de Europa, si es necesario, para suministrar estos materiales críticos, y están disponibles de fuentes primarias”.

Sutija, de Nexwafe, señala también que la instalación prevista en Bitterfeld, en el “valle solar” de Alemania, podrá abastecerse de gas clorosilano en una instalación situada justo al lado.

Incluso con las materias primas disponibles, para que tecnologías como éstas alcancen una escala significativa es necesario que toda la cadena de suministro esté presente, incluida la lista de materiales de los módulos, como el vidrio, los marcos, etc. “Tenemos que ver el crecimiento en toda la cadena de suministro. No hay ningún obstáculo tecnológico que lo impida, sino que se trata de que la gente confíe en el mercado y esté dispuesta a invertir”, afirma Averdung. “Pero lo que tenemos que hacer ahora es pensar en la aceleración, ¿no? Y creo que aquí la política puede ayudar”.