Фотаэлектрычныя элементы прайшлі тры пакаленні тэхналагічнага развіцця:
Першае пакаленне: тэхналогія крышталічнага крэмнію
У аснове яго ляжыць крэмній, а выкарыстоўваюцца такія тэхналогіі, як BSF, PERC, TOPCon, HJT і IBC.
Другое пакаленне: тэхналогія тонкіх плёнак
Тонкаплёнкавыя элементы, прадстаўленыя такімі матэрыяламі, як селенід медзі індыю-галію (CIGS), тэлурыд кадмію (CdTe) і арсенід галію (GaAs), з цяжкасцю канкуравалі з крышталічным крэмніем з-за нізкай эфектыўнасці і высокага кошту (больш за 2 мільярды долараў на ГВт інвестыцый). У цяперашні час іх доля рынку складае менш за 5%.
Трэцяе пакаленне: пероўскіт і арганічныя сонечныя элементы
Гэта пакаленне, у якім дамінуюць пероўскітныя сонечныя элементы, хутка развіваецца ў апошнія гады. Лічыцца перспектыўнай тэхналогіяй, якая можа перасягнуць крышталічныя крэмніевыя элементы і стаць наступным прарывам у фотаэлектрыцы.
Прагрэс у эфектыўнасці пераўтварэння фотаэлектрычных элементаў
У параўнанні з крышталічным крэмніем, перовскітныя элементы прапануюць больш высокую тэарэтычную эфектыўнасць і больш нізкія вытворчыя выдаткі. Аднапераходныя і тандэмныя перовскітныя элементы маюць тэарэтычную эфектыўнасць 33% і 45% адпаведна, што перавышае максімальную колькасць для крышталічнага крэмнію. З эканамічнага пункту гледжання, доўгатэрміновы кошт аднапераходных перовскітных модуляў прагназуецца на ўзроўні 0,5–0,6 юаня/Вт, што значна ніжэй, чым у крышталічнага крэмнію, што робіць іх цэнтральным аб'ектам для будучых распрацовак фотаэлектрычнай энергетыкі.
Нягледзячы на тое, што пероўскітныя элементы знаходзяцца на ранніх стадыях індустрыялізацыі, кампаніі, якія вырабляюць як крышталічныя, так і аморфныя крэмніевыя элементы, актыўна інвестуюць у гэты сектар. На рынак таксама выйшлі розныя крыніцы капіталу, што выклікала шырокую цікавасць і паскорыла камерцыялізацыю.
Праблемы і шлях да камерцыялізацыі
Пероўскітныя элементы сутыкаюцца з праблемамі, звязанымі са стабільнасцю і вытворчымі працэсамі, якія неабходна вырашыць для дасягнення маштабнай вытворчасці. Існуючыя пілотныя вытворчыя лініі ўсё яшчэ знаходзяцца на стадыі выпрабаванняў. Асноўнымі перашкодамі з'яўляюцца павышэнне стабільнасці і эфектыўнасці пераўтварэння за кошт больш дасканалых матэрыялаў і працэсаў. Ключавыя інавацыі, такія як вільгацеўстойлівыя і газаўстойлівыя матэрыялы, дабаўкі для павышэння стабільнасці, пасівацыйныя пласты і сучаснае абсталяванне, маюць важнае значэнне для пераадолення гэтых перашкод. Прарывы ў гэтых галінах будуць стымуляваць укараненне ў прамысловасці, прычым размеркаваныя фотаэлектрычныя элементы і прадукты спажывецкага класа, верагодна, паслужаць першымі сцэнарыямі прымянення.
Тандэмныя ячэйкі: ключ да павышэння эфектыўнасці
У параўнанні з аднаканальнымі ячэйкамі, тандэмныя канфігурацыі забяспечваюць больш высокую эфектыўнасць. Сярод іх, чатырохканцавыя тандэмныя ячэйкі з крэмніем і пероўскітам хутчэй прасоўваюцца да камерцыялізацыі дзякуючы сваёй больш простай структуры і перавагам павышэння эфектыўнасці для крышталічных крэмніевых ячэек. Двухканцавыя тандэмныя ячэйкі, хоць і больш складаныя, спрашчаюць структуру ячэйкі і лепш падыходзяць для спалучэння з тэхналогіяй высокага ціску і транзістарнага пераходу (HJT). Поўнасцю пероўскітныя тандэмныя ячэйкі ўяўляюць сабой найлепшае рашэнне, якое прапануе яшчэ больш высокую эфектыўнасць і меншыя выдаткі.
Канкурэнцыя і супрацоўніцтва
Піянеры ў галіне аморфнага крэмнію, такія як GCL Optoelectronics, Xinnano і Microquanta, узначалілі распрацоўку пероўскіту, імкнучыся увайсці ў фотаэлектрычную галіну з дапамогай гэтай новай тэхналогіі. Тым часам традыцыйныя кампаніі па вытворчасці крышталічнага крэмнію ўступілі ў гонку крыху пазней, засяродзіўшыся на тандэмных тэхналогіях для павышэння эфектыўнасці існуючых крышталічных крэмніевых элементаў.
Кампаніі, якія вырабляюць аморфны крэмній, сутыкаюцца з фінансавымі абмежаваннямі і могуць паскорыць распрацоўку чатырохканцавых тандэмных ячэек, каб забяспечыць больш хуткую прыбытковасць. І наадварот, кампаніі, якія вырабляюць крышталічны крэмній, хутчэй за ўсё, будуць імкнуцца да набыцця інавацыйных пероўскітных фірмаў, каб інтэграваць свае дасягненні, што прывядзе да кансалідацыі галіны.
Нягледзячы на канкурэнцыю, кампаніі, якія вырабляюць крышталічны і аморфны крэмній, маюць агульную мэту: развіццё перовскітнай тэхналогіі ў бліжэйшай перспектыве. Чакаецца, што ў бліжэйшай перспектыве дамінуюць сумесныя намаганні, бо абодва бакі працуюць над рэалізацыяй поўнага патэнцыялу прымянення перовскіту ў фотаэлектрычным сектары.
