Les cèl·lules fotovoltaiques han experimentat tres generacions de desenvolupament tecnològic:
Primera generació: tecnologia de silici cristal·lí
Això es basa en el silici com a material principal, amb tecnologies com BSF, PERC, TOPCon, HJT i IBC.
Segona generació: tecnologia de pel·lícula fina
Representades per materials com el selenur de coure, indi i gal·li (CIGS), el tel·lurur de cadmi (CdTe) i l'arsenur de gal·li (GaAs), les cèl·lules de capa fina han tingut dificultats per competir amb el silici cristal·lí a causa de la menor eficiència i els elevats costos (més de 2.000 milions de dòlars per GW d'inversió). Actualment, la seva quota de mercat és inferior al 5%.
Tercera generació: perovskita i cèl·lules solars orgàniques
Dominada per les cèl·lules solars de perovskita, aquesta generació ha experimentat un ràpid desenvolupament en els darrers anys. Es considera una tecnologia prometedora que pot superar les cèl·lules de silici cristal·lí com el proper avenç en fotovoltaica.
Progrés en l'eficiència de conversió de cèl·lules fotovoltaiques
En comparació amb el silici cristal·lí, les cèl·lules de perovskita ofereixen una eficiència teòrica més alta i uns costos de producció més baixos. Les cèl·lules de perovskita d'unió única i en tàndem tenen eficiències teòriques del 33% i el 45%, respectivament, superant el sostre del silici cristal·lí. Econòmicament, el cost a llarg termini dels mòduls de perovskita d'unió única es projecta en 0,5–0,6 RMB/W, significativament inferior al del silici cristal·lí, cosa que el converteix en un punt focal per al futur desenvolupament fotovoltaic.
Tot i que les cèl·lules de perovskita es troben en les primeres etapes de la industrialització, les empreses de silici cristal·lí i amorf inverteixen activament en aquest sector. Diverses fonts de capital també han entrat al mercat, cosa que ha alimentat un interès generalitzat i ha accelerat la comercialització.
Reptes i camí cap a la comercialització
Les cèl·lules de perovskita s'enfronten a reptes relacionats amb l'estabilitat i els processos de fabricació, que s'han de resoldre per aconseguir una producció a gran escala. Les línies de producció pilot actuals encara es troben en fase de prova. Els principals obstacles inclouen la millora de l'estabilitat i l'eficiència de conversió mitjançant millors materials i processos. Les innovacions clau, com ara materials resistents a la humitat i al gas, additius per millorar l'estabilitat, capes de passivació i equips avançats, són essencials per superar aquestes barreres. Els avenços en aquestes àrees impulsaran l'adopció per part de la indústria, i la fotovoltaica distribuïda i els productes de consum probablement serviran com a escenaris d'aplicació inicials.
Cèl·lules tàndem: una clau per desbloquejar l'eficiència
En comparació amb les cel·les d'unió única, les configuracions en tàndem ofereixen una major eficiència. Entre aquestes, les cel·les en tàndem de quatre terminals de silici-perovskita estan progressant més ràpidament cap a la comercialització a causa de la seva estructura més simple i els beneficis d'augment de l'eficiència per a les cel·les de silici cristal·lí. Les cel·les en tàndem de dos terminals, tot i que més complexes, optimitzen l'estructura de la cel·la i són més adequades per a l'aparellament amb la tecnologia HJT. Les cel·les en tàndem de perovskita completa representen la solució definitiva, oferint una eficiència encara més alta i costos més baixos.
Competència i col·laboració
Els pioners del silici amorf, com ara GCL Optoelectronics, Xinnano i Microquanta, han liderat el desenvolupament de la perovskita, amb l'objectiu d'entrar a la indústria fotovoltaica a través d'aquesta nova tecnologia. Mentrestant, les empreses tradicionals de silici cristal·lí han entrat a la cursa una mica més tard, centrant-se en les tecnologies tàndem per millorar l'eficiència de les cel·les de silici cristal·lí existents.
Les empreses de silici amorf s'enfronten a restriccions financeres i poden accelerar el desenvolupament de cel·les tàndem de quatre terminals per garantir rendiments més ràpids. Per contra, és probable que les empreses de silici cristal·lí busquin adquisicions d'empreses innovadores de perovskita per integrar els seus avenços, cosa que portarà a la consolidació de la indústria.
Malgrat la seva competència, les empreses de silici cristal·lí i amorf comparteixen un objectiu comú: avançar en la industrialització de la tecnologia de la perovskita. Es preveu que els esforços de col·laboració dominin a curt termini, ja que ambdues parts treballen per aconseguir tot el potencial de les aplicacions de la perovskita en el sector fotovoltaic.
