Japonia Stawia na Dwa Kierunki Rozwoju Fotowoltaiki: Sferyczne Ogniwa Sphelar i Subwencjonowane Ogniwa Perowskitowe

Japoński sektor energii odnawialnej dynamicznie rozwija innowacje w fotowoltaice, koncentrując się na odejściu od tradycyjnych płaskich paneli słonecznych. Kyosemi Corporation wprowadziła na rynek sferyczne ogniwa fotowoltaiczne, nazwane Sphelar, które stanowią alternatywę dla stuletniego paradygmatu modułów płaskich, zapoczątkowanego przez Charlesa Frittsa w 1883 roku. Równolegle, japoński rząd, za pośrednictwem Ministerstwa Gospodarki, Handlu i Przemysłu (METI), aktywnie wspiera komercjalizację ogniw perowskitowych, planując subwencjonowanie ich prób instalacyjnych za granicą już w roku fiskalnym 2026, by przyspieszyć globalne wejście tej technologii na rynek.

Technologia Sphelar, rozwijana przez Kyosemi, wykorzystuje mikroskopijne, sferyczne ogniwa o średnicy jednego do dwóch milimetrów, osiągające sprawność konwersji bliską 20%. Główną zaletą tych sferycznych struktur jest ich zdolność do efektywnego przechwytywania światła słonecznego padającego bezpośrednio, rozproszonego oraz odbitego z niemal każdego kierunku, co eliminuje potrzebę stosowania kosztownych systemów śledzenia słońca. Proces produkcyjny tych ogniw jest zrównoważony, ponieważ wykorzystuje eksperymenty w warunkach mikrograwitacji prowadzone w Japan Microgravity Center (JAMIC), co umożliwia formowanie sfer ze stopionego krzemu i znaczną redukcję odpadów materiałowych w porównaniu do tradycyjnego cięcia ingotów. Testy potwierdzające skuteczność ogniw sferycznych zakończono na początku 2026 roku, co umożliwiło rozpoczęcie dostaw próbek dla przemysłu.

Japońskie władze realizują także strategiczny plan umacniania pozycji lidera w dziedzinie ogniw nowej generacji poprzez perowskity, które charakteryzują się mniejszą masą i większą elastycznością niż krzem. METI zapowiedziało, że w roku fiskalnym 2026 wesprze finansowo zagraniczne demonstracje instalacji ogniw perowskitowych, co jest elementem szerszej strategii mającej na celu budowanie globalnego zaufania do tej technologii. Krajowy cel Japonii zakłada osiągnięcie 20 gigawatów mocy z perowskitów do roku 2040. Firmy takie jak Panasonic Holdings celują w 2026 rok, aby skomercjalizować swoje panele zintegrowane ze szkłem (BIPV), natomiast EneCoat Technologies planuje uruchomienie zakładu masowej produkcji również w 2026 roku.

Inicjatywy te wpisują się w szerszy kontekst japońskiej polityki energetycznej, która dąży do odzyskania dominacji technologicznej po tym, jak kraj ten zdobył 50% udziału w globalnym rynku paneli słonecznych do roku 2000, po wstrząsie naftowym w 1973 roku. Panasonic, rozwijający ogniwa perowskitowe, osiągnął w listopadzie 2023 roku sprawność konwersji na poziomie 18.1% dla modułu o powierzchni 804 cm², stosując autorską metodę powlekania atramentowego i technologię laserową. JAMIC, zlokalizowane w Kamisunagawa-cho, oferuje najdłuższy czas mikrograwitacji na świecie, wynoszący około 10 sekund, co jest kluczowe dla eksperymentów nad krystalizacją krzemu. Strategia METI zakłada, że koszty produkcji modułów perowskitowych spadną do 10 jenów za wat do 2040 roku.

Podwójne podejście Japonii – innowacja geometryczna poprzez Sphelar i przyspieszona komercjalizacja materiałowa poprzez perowskity – świadczy o strategicznym dążeniu do dywersyfikacji i zabezpieczenia przyszłej przewagi w sektorze odnawialnych źródeł energii. Podczas gdy Sphelar oferuje rozwiązania dla integracji z nietradycyjnymi powierzchniami, subwencje na perowskity mają na celu szybkie wprowadzenie elastycznych paneli na rynek globalny, co jest kluczowe dla budowania samowystarczalnego łańcucha dostaw. W kontekście tych innowacji, firmy takie jak EneCoat Technologies, we współpracy z Toyota Motor Corp., planują implementację swoich produktów w pojazdach, ilustrując szerokie spektrum zastosowań dla tych nowych technologii.