211service.com
Kinesiska solenergiföretag trivs med tillverkningsinnovationer
För fem år sedan var bara en av de 10 största solcellstillverkarna baserad i Kina. Men förra året var fyra av de fem bästa baserade där, och var och en växer snabbt: alla fyra fördubblade sin produktion förra året. Det är en allmän uppfattning att denna framgång beror på låga arbetskostnader, men Stuart Wenham, CTO för den största solcellstillverkaren i Kina, Suntech Power, hävdar att de verkliga orsakerna är framsteg inom tillverkningsteknik som har förbättrat solcellernas prestanda och sänkt kostnaderna .
Solens ansikte: Suntechs huvudkontorsbyggnad i Wuxi, Kina, som har en solfasad, är också dess huvudsakliga solcellstillverkningsanläggning.
Arbetskraft står för bara 3 till 4 procent av kostnaden för att tillverka solpaneler. Andra faktorer, såsom material och kostnaden för utrustning, är mer betydande. Och som ett resultat av ökad automatisering under de senaste åren har arbetskostnaderna sjunkit. Enligt Wenham behövde Suntech 2008 fyra arbetare för varje megawatt produktionskapacitet. Förra året krävdes det bara 1,49 arbetare för att göra samma summa. Varför skulle Suntech göra detta om deras främsta fördel var låga arbetskostnader? frågar Wenham. USA:s energisekreterare Steven Chu kom för att dela Wenhams åsikt förra året, efter att han besökt Suntechs huvudanläggning. Det är en högteknologisk, automatiserad fabrik. Det lyckas inte på grund av billig arbetskraft, sa han.
Wenham säger att de främsta kinesiska företagen har varit särskilt bra på att identifiera lovande teknologier – ofta koncept och prototyper som har försvagat i labb i årtionden – och hittat sätt att producera dem i stor skala. Under större delen av de senaste två decennierna har solcellerna som satt världsrekord i effektivitet gjorts av forskare vid University of New South Wales i Australien. De försökte kommersialisera [den tekniken] hela tiden, säger han. Det tog Suntech att förvandla dessa laboratorieprocesser till produktionsprocesser.
Wenham säger att kunskap och erfarenhet inom tillverkning var avgörande för att utveckla sådana framsteg. Vid UNSW, förklarar han, skulle forskarna använda denna fruktansvärt sofistikerade process, inklusive fotolitografi, vakuumavsättning av ganska exotiska metaller och alla möjliga kemiska processer, för att deponera de smala metallkontakter som krävs för att uppnå hög effektivitet. Suntech-forskare, som var väl förtrogna med tillverkningens behov, kom på ett enkelt, billigt sätt att ersätta allt detta samtidigt som de uppnådde samma resultat, säger han.
De andra topptillverkarna av solenergi i Kina identifierar också lovande teknik och skalar upp den. Nyligen antog flera av landets solelproducenter, inklusive Suntech, en idé för att tillverka kiselwafers som hade patenterats decennier tidigare; industrin hade inte hittat ett sätt att använda det i stor skala. Nu när patentet har löpt ut har minst fyra kinesiska företag tagit fram framgångsrika sätt att skala upp detta sätt att producera wafers, som utgör kärnan i en solcell. Dessa innovativa tillverkningsprocesser kan sänka solcellskostnaderna med 10 till 20 procent.
I sin tur har de kinesiska företagen använt sin tillverkningsframgång för att försöka seed en nästa generations teknologi. I år tog Suntech i drift produktionsutrustning för nya högeffektiva solceller. Med full kapacitet kommer utrustningen att kunna producera cirka 2,5 miljoner paneler till ett värde av celler varje år – tillräckligt för att generera 500 megawatt el. Under driftsättningen av utrustningen tog företagets forskare tillfället i akt att lära sig mer om tekniken och om det subtila samspelet mellan faktorer som dopningsnivån i kiselskivorna och tekniken som används för att applicera tunna filmer av material på deras ytor.
Det är väldigt intressant att göra experiment på en halvgigawattanläggning, säger Wenham. När du väl har något inom tillverkning skapar det en bra miljö där du har mycket bra kontroll över saker och ting, och du gör saker i stort antal så att det statistiskt sett är väldigt kraftfullt. Du kan se effekterna av förändringar som du inte skulle kunna se om du gör saker i labbet som engångsföreteelser. Som ett resultat av dessa experiment kunde Suntech göra en redan effektiv design avsevärt mer effektiv.
Inte alla tillverkningsförändringar som kinesiska företag har gjort har förbättrat produkten – i vissa fall har kostnadsminskningar producerat produkter som inte håller lika länge eller presterar lika bra som solceller som gjorts på annat håll, säger Travis Bradford, en solcellsindustrianalytiker. Men de kinesiska företagen har också andra, icke-tekniska fördelar som har gjort det möjligt för dem att lyckas. Regeringen garanterar billig finansiering för att utöka produktionen och har minskat byråkratin för tillstånd. Dess politik är också mer stabil än många västerländska regeringars, vilket hjälper företagen att planera framåt. Och även om arbetskraft kan stå för en liten bråkdel av kostnaden för att producera solceller, minskar billig arbetskraft avsevärt kostnaden för att bygga nya anläggningar.
Några av Kinas fördelar, som priset på valuta, kan snart försvinna, säger Bradford: Om de västerländska företagen kan överleva tills dess kommer kinesiska företag att tycka att det är obekvämt konkurrenskraftigt – en situation de inte känner till. Men det är inte en situation de inte har förutsett. Även när Suntech ökar produktionen av sina nya högeffektiva solceller, arbetar man redan med produktionsprocesser som kan bidra till att öka effektiviteten med ytterligare 10 procent. Wenham håller de flesta detaljerna hemliga - den ena delen han kan prata om är något han liknar vid en sprutpistol för att ta bort orenheter från kiselskivan.
Det är enkelt men effektivt, säger han. Den enkelheten håller nere produktionskostnaderna, medan den högre effektiviteten gör att cellerna kan generera mer kraft, vilket sänker kostnaden per watt. Om företaget är framgångsrikt kommer framsteg inom tillverkningen återigen göra solenergi billigare.