Cena solárních panelů bude klesat každý rok

^{Solární energie} - Fotovoltaika se v posledních letech stále silněji dobývá mezi etablované zdroje elektrické energie. V jakém je dnes stavu, proč by měla její cena dále klesat a jaké technologie jsou neslibnější?

Svůj odborný pohled přináší čtenářům Světa plného energie Milan Vaněček z Fyzikálního ústavu Akademie věd. Je optimistou, obor se podle něj rychle staví na vlastní nohy.

Byly k něčemu dotace na fotovoltaiku? Pomohlo to vývoji technologie?

Dotace do fotovoltaiky byly nezbytné pro nastartování průmyslové velkovýroby. Zatímco výzkum materiálů pro fotovoltaiku a fotovoltaických článků probíhá déle než 50 let, teprve program podpory v Německu, díky kterému vyrostly nejprve tisíce, pak desítky tisíc a nakonec milion slunečních střech, rozhýbal trh. Rychlost nástupu fotovoltaiky v Evropě nejlépe dokumentuje vývoj za posledních patnáct let. V roce 2000 se postavily panely o maximálním výkonu méně než jeden gigawatt, dnes už jsme se dostali přes hranici sto gigawattů za rok. Ale v současnosti již je hlavní světovou velmocí ve fotovoltaických instalacích Čína, dále pak USA a Japonsko, nastupuje i Indie.

Platí to i pro Čechy?

Podpora fotovoltaiky v Česku byla špatně nastavená. Zvrhla se v největší „tunel“ naší novodobé historie s celkovým účtem 500 miliard korun. V době, kdy náš parlament nejednal, a výkupní cena tedy neklesala, se německý parlament sešel několikrát a výkupní cenu zákonem snížil. Čili podpora fotovoltaiky byla podle mého nutná, byla účinná, ale v některých zemích se zvrhla v nemorální či kriminální aktivity.

Změnily se nějak panely, které si můžete koupit teď, proti těm třeba z roku 2010?

Základní technologie je asi stále stejná. Zhruba 90 procent panelů na trhu tvoří destičky z multikrystalického a monokrystalického křemíku. Z tenkovrstvých technologií je významný jen kadmium telurid a nastupující CIS, respektive CIGS, což je sloučenina selenu, případně i síry s indiem a mědí a částečně galiem. Stranou zůstal tenkovrstvý křemík, který se dal sice levně vyrábět, ale měl malou účinnost. Ostatní technologie jsou jen v laboratorním stadiu, ať už jsou to organické sluneční články, barvivové sluneční články, kvantové tečky, sloučeniny olova se strukturou perovskitu a tak dále. Zvláštní kategorii tvoří epitaxní tenké vrstvy polovodičů typu A3B5, jako GaAs... Ty mají vůbec nejvyšší účinnost, multispektrální koncentrátorové články mají účinnost až 46 procent. Jsou ale velmi drahé (místo mají třeba na vesmírných sondách, pozn. red.).

Co se tedy mění?

Špičkové firmy každý rok zvyšují kvalitu – prodlužují se záruky, zpřísňují se technické normy, aby více odpovídaly reálnému provozu, zvyšuje se výkon standardních rozměrů FV panelů. Do výroby se přesunují technologie křemíkových panelů, které byly před pár lety vyzkoušeny v laboratořích. Současné FV panely špičkových amerických a japonských výrobců dosahují účinnosti přes 23 % a dostávají se do sériové výroby, nejlepší levnější multikrystalické panely, v jejichž výrobě dominuje Čína, se pak blíží účinností k 20 %.

Na které parametry se dnes výrobci soustředí, co se může v nejbližší době zlepšovat?

Klíčovým parametrem je cena za watt špičkového výkonu panelu. Dnes klesá především díky zvyšování účinnosti slunečních článků a pak také díky výhodám hromadné výroby, protože každý přední výrobce vyrábí každoročně více než tři gigawatty. I ve fotovoltaice tak funguje to, co ekonomové nazývají „learning curve“ nebo „experience curve“. Už od dob Henryho Forda víme, že hromadná výroba zlevňuje produkci. Ve fotovoltaice každé zdvojnásobení celkové produkce sníží cenu panelů o pětinu. Máte v podstatě jistotu, že cena bude klesat každý rok. To je zásadní rozdíl například oproti jaderné energetice.

Co ostatní části elektrárny?

Panel se stal pouhou součástkou, více než polovinu ceny nyní tvoří tzv. „BoS (Balance of System) cost“, to je cena konstrukce, pozemku, měničů, propojení a řízení, stavební administrativy… Zde jsou nyní největší rezervy ve snižování ceny instalací. V současné době jsou tyto náklady nejnižší v Německu, díky velkým zkušenostem a standardizaci, a pak v Číně díky levné pracovní síle. 

Jaké je dnes postavení Číny na trhu? Tamní levná a dotovaná konkurence hodně trápila evropské i americké výrobce.

Čína má monopol především u průměrně účinných článků z multikrystalického křemíku, špičkové výrobky vyrábějí především USA a Japonsko, v tenkovrstvých jsou to pak USA, především firma First Solar. Ale jak jsem řekl, panel je nyní již jen jedna z mnoha součástek sluneční elektrárny. Čína sice má „kvazimonopol“ a vyrábí zatím 60 % světové produkce panelů, ale to je v polovodičovém průmyslu běžné, a navíc se zákazníkům prodává systém, ne součástka. V současné době ve fotovoltaice, stejně jako v polovodičovém průmyslu, silně roste Korea a firmy jako Samsung a LG. Do budoucna se to asi výrazně nezmění, asijské země nijak nezaostávají a výrazně se věnují i vývoji, zvláště v oblasti nanotechnologií.

Co podle vás potáhne další vývoj v oboru?

Pro mě osobně jsou nejzajímavější takzvané 3D články s velmi tenkým absorbérem – zhruba 100 nanometrů – které představují extrémní úsporu absorbéru, tedy té nejdražší součástky panelu. Tím jsem se též zabýval, mám několik patentů, v současnosti na tom intenzivně pracují laboratoře v Kalifornii a v Asii. Ale i tak si myslím, že to, co potáhne zvyšování účinnosti a tím i snižování ceny v hromadné výrobě, bude tandemový článek. V něm se na křemíkový článek ještě nanese další tenký článek s materiálem, který dobře absorbuje světelné záření s kratšími vlnami. Články se vzájemně doplňují a jejich celková účinnost je vyšší. Během pěti až deseti let se může zvýšit z dnešních zhruba 20 procent až někam ke 30 procentům.

Děkujeme za rozhovor... 

RNDr. Milan Vaněček, CSc. je vědecký pracovník Fyzikálního ústavu Akademie Věd v Praze. Byl vedoucím oddělení Optických materiálů, řešitelem 10 projektů EU z oboru materiálového výzkumu, fotovoltaiky a nanotechnologií. Je autorem více než 150 publikací s více než čtyřmi tisíci citací. 

Horní foto: Ukázka poloprůsvitného článku, který by se mohl používat ve „zdvojených“, tedy tzv. tandemových článcích. Pohlcuje UV záření, modré a žluté viditelné světlo. Propouští ovšem červené a infračervené, jež by mohl shromažďovat další článek, umístěný nad či pod tímto.