Fotovoltaické články prošly třemi generacemi technologického vývoje:
První generace: Technologie krystalického křemíku
Je založen na křemíku jako jádrovém materiálu a využívá technologie jako BSF, PERC, TOPCon, HJT a IBC.
Druhá generace: Technologie tenkých vrstev
Tenkovrstvé články, reprezentované materiály jako selenid mědi, india, galia (CIGS), telurid kademnatý (CdTe) a arsenid galia (GaAs), se potýkají s konkurencí krystalickému křemíku kvůli nižší účinnosti a vysokým nákladům (přes 2 miliardy dolarů na investici GW). V současné době je jejich podíl na trhu menší než 5 %.
Třetí generace: Perovskitové a organické solární články
Tato generace, které dominují perovskitové solární články, zaznamenala v posledních letech rychlý rozvoj. Je považována za slibnou technologii, která by mohla překonat krystalické křemíkové články jako další průlom ve fotovoltaice.
Pokrok v účinnosti přeměny fotovoltaických článků
Ve srovnání s krystalickým křemíkem nabízejí perovskitové články vyšší teoretickou účinnost a nižší výrobní náklady. Jednoduché a tandemové perovskitové články mají teoretickou účinnost 33 %, respektive 45 %, což překračuje limit pro krystalický křemík. Z ekonomického hlediska se dlouhodobé náklady na jednoduché perovskitové moduly odhadují na 0,5–0,6 RMB/W, což je výrazně méně než u krystalického křemíku, což z nich činí ústřední bod pro budoucí vývoj fotovoltaiky.
Zatímco perovskitové články se nacházejí v raných fázích industrializace, společnosti zabývající se krystalickým i amorfním křemíkem aktivně investují do tohoto sektoru. Na trh vstoupily také různé zdroje kapitálu, což podnítilo široký zájem a urychlilo komercializaci.
Výzvy a cesta ke komercializaci
Perovskitové články čelí výzvám týkajícím se stability a výrobních procesů, které je nutné vyřešit, aby bylo možné dosáhnout velkovýroby. Současné pilotní výrobní linky jsou stále ve fázi testování. Mezi hlavní překážky patří zlepšení stability a účinnosti konverze pomocí lepších materiálů a procesů. Pro překonání těchto překážek jsou nezbytné klíčové inovace, jako jsou materiály odolné vůči vlhkosti a plynům, přísady pro zvýšení stability, pasivační vrstvy a pokročilá zařízení. Průlomy v těchto oblastech podpoří jejich přijetí v průmyslu, přičemž distribuované fotovoltaické systémy a produkty spotřebitelské třídy pravděpodobně poslouží jako první scénáře aplikací.
Tandemové články: Klíč k dosažení efektivity
Ve srovnání s jednopólovými články nabízejí tandemové konfigurace vyšší účinnost. Mezi nimi se křemíkovo-perovskitové čtyřterminální tandemové články rychleji dostávají do komercializace díky své jednodušší struktuře a výhodám zvyšujícím účinnost krystalických křemíkových článků. Dvouterminální tandemové články, i když jsou složitější, zefektivňují strukturu článku a jsou vhodnější pro párování s technologií HJT. Plně perovskitové tandemové články představují dokonalé řešení, které nabízí ještě vyšší účinnost a nižší náklady.
Soutěž a spolupráce
Průkopníci v oblasti amorfního křemíku, jako jsou GCL Optoelectronics, Xinnano a Microquanta, se ujali vývoje perovskitů a jejich cílem je vstoupit do fotovoltaického průmyslu prostřednictvím této nové technologie. Mezitím tradiční společnosti zabývající se krystalickým křemíkem vstoupily do závodu o něco později a zaměřily se na tandemové technologie pro zvýšení účinnosti stávajících krystalických křemíkových článků.
Společnosti zabývající se amorfním křemíkem čelí finančním omezením a mohou urychlit vývoj čtyřterminálních tandemových článků, aby si zajistily rychlejší návratnost investic. Naopak společnosti zabývající se krystalickým křemíkem pravděpodobně usilují o akvizice inovativních perovskitových firem, aby integrovaly své pokroky, což povede ke konsolidaci odvětví.
Navzdory konkurenci sdílejí společnosti zabývající se krystalickým a amorfním křemíkem společný cíl: pokročit v industrializaci perovskitové technologie. Očekává se, že v blízké budoucnosti bude dominovat společné úsilí, jelikož obě strany pracují na realizaci plného potenciálu perovskitových aplikací ve fotovoltaickém sektoru.
