日本NEDO发布太阳能发电开发战略
3月28日,日本新能源产业技术综合开发机构(NEDO)发布《太阳能发电开发战略2025》[1],总结了日本光伏发电的现状及挑战,提出5项重点技术措施。另外,NEDO在3月14日宣布启动2025年“扩大太阳能发电引入技术开发项目”提案征集[2],支持相关技术研发。
NEDO于2004年和2009年制定和更新了到2030年的太阳能光伏发电路线图,随后于2014年出台了《太阳能发电开发战略》并于2020年修订,以此为基础规划和推进技术开发项目。2025年2月,日本内阁通过《第七期能源基本计划》,根据2040年实现温室气体减排73%的目标,提出可再生能源在发电结构中占比40%~50%,其中太阳能发电占比达到23%~29%。本次战略基于上述2040年发展目标,强调技术创新在其中的重要作用,提出多项技术措施以推进太阳能发电的大规模部署。
一、基本原则。该战略总结分析了国内外市场、政策和技术趋势,回顾了日本以往举措,并提出实现大规模光伏发电需要解决的四大挑战:扩大部署安装的场地限制;需求的多样化;高效的运维;废旧光伏组件的批量处理、回收利用和资源节约。为解决上述问题,该战略提出两项原则:一是开发高附加值产品和系统以加强产业竞争力,这需要开发并广泛应用太阳能发电系统,并加强设备维护;二是构建资源循环型社会,这需要在制造中减少资源使用,并发展回收再利用技术以减少资源浪费。
三、技术举措。基于上述原则,该战略提出5项重点技术举措。
1、开发下一代太阳能电池。重点关注钙钛矿太阳能电池、叠层太阳能电池、III-V族化合物太阳能电池等高效太阳能电池。①发挥钙钛矿太阳电池的轻质、柔性等特点,部署在以往难以安装区域以扩大应用。NEDO将支持开发和验证钙钛矿太阳电池(包括安装施工)的基础技术、评估技术、制造技术和量产技术,同时,建立其关键原材料碘供应链以确保稳定供应。②开发超高效太阳能电池,包括叠层太阳能电池和用于卫星等应用的III-V族化合物太阳能电池。前者重点关注电池的选择和开发,提高效率和耐久性,建立关键材料供应链;后者将通过薄膜化减少原料用量,开发树脂等低成本基板以及外延层剥离(ELO)技术、砷化镓基板再利用技术、低成本快速成膜工艺等。
2、开发太阳能发电系统,扩大普及率。开发太阳能发电系统以降低发电总成本,包括开发适应安装地点和施工方法的柔性太阳能电池模块等。拓展新的应用场景,如屋顶和墙面、窗户等,但需解决电池模块的轻量化、安装和施工、运维等问题。①工厂、仓库等承重性较小的屋顶光伏。包括开发薄型化玻璃及树脂等无玻璃模块,开发薄膜型钙钛矿太阳电池,提高效率和室外耐久性,验证安全可靠的安装施工技术等。②墙面、窗户等建筑面光伏。开发满足建筑物标准、创意、经济、耐久的太阳能发电系统,如符合建筑外墙要求的耐风压性、气密性、水密性、绝热性、日照遮蔽性、层间位移追踪性等性能;开发用于高层建筑大型玻璃窗的兼具透光性和发电效率的光伏模块,开发玻璃性钙钛矿太阳电池用于阳台等;开发低成本安装工艺;开发创意、经济、耐用的建筑光伏一体化和后置式光伏发电屋面系统。③水面光伏。改进光伏模块和系统的耐水性及耐腐蚀性,开发水面光伏系统检查及运维技术。④农业光伏。包括将荒废农业用地用于部署光伏系统;在现有农业用地安装光伏系统,用于自供电和获得电力收入;发展移动式、旋转式以及可调整透光的光伏系统,可调整日照和透光,减少对作物产量的影响。
3、满足多样化需求。开发车用太阳能电池,并进行实证试验以推广应用,同时开发具有附加功能的技术,助力扩展太阳能发电系统应用场景。包括:车载光伏系统,进行电动汽车、卡车等搭载光伏系统的公路行驶实证验证;开发具有附加功能的技术,如创意型建筑光伏设计,可控制窗户色调的光伏模块。
4、为发电设施提供稳定、长期的电源。开发高效运维技术,确保长期稳定运行,制定和更新安装地点安全指南,以及预计引入的新安装形式的指南,开发高精度太阳辐射预测技术。包括:高效运维技术开发,尽早发现故障并采取适当应对措施;确保安全性和可靠性,制定倾斜型、农业型、水面型等场景的安全指南,为预期扩展的场景制定指南,在原本玻璃密封型系统基础上扩展薄膜钙钛矿电池等柔性产品;高精度太阳辐射预测技术,提升原本基于气象卫星图像和人工智能(AI)模型的6小时后日照量预测技术的精度,降低预测发电量和实际发电量的差距。
5、建立资源循环利用体系。进一步降低加工成本,开发新型太阳能电池组件分离回收技术和材料回收技术。包括:开发分离回收技术,实现玻璃和密封材料的分离与再利用,并通过实证验证将处理成本降至3日元/千瓦、回收率提高至80%,同时开发双面太阳能电池和钙钛矿太阳能电池等的分离回收技术;开发材料回收技术,如浮法玻璃回收利用、硅材料回收等,并构建应对未来大量光伏模块回收的整体回收模式。
三、“太阳能发电扩建等技术开发项目”支持主题
NEDO于3月14日宣布4月中旬启动2025年“太阳能发电扩建等技术开发项目”提案征集,探索太阳能电池的多种可能性,开发下一代电池及系统,以及模块回收等技术,项目资助期限为2025~2029年。关注主题包括:下一代太阳能电池技术开发,重点开发性能超越当前晶硅太阳能电池的技术;适合安装场所的太阳能发电系统技术开发,目的是消除场地限制、扩大太阳能发电系统应用,并将在真实环境中进行示范和评估;发电设施长期稳定供电技术开发,将制定包括柔性电池板在内的太阳能电池组件安装、施工、运行和安全指南,开发智能维护、高精度太阳辐射预测等高效运维技术;面向循环型社会的回收利用技术开发,将开发各种太阳能电池模块的分离加工技术、硅、玻璃等材料回收技术、钙钛矿太阳能电池等下一代太阳能电池回收技术;共性基础技术开发,开发太阳能电池模块评估和测量基础技术,以及下一代太阳能电池相关基础技术。 (岳芳)
[1] 「太陽光発電開発戦略2025(NEDO PV Challenges 2025)」を策定しました. https://www.nedo.go.jp/news/press/AA5_101829.html
[2] 2025年度「太陽光発電導入拡大等技術開発事業」に係る公募について(予告). https://www.nedo.go.jp/koubo/FF1_100429.html