Fotovoltaiske celler har gennemgået tre generationer af teknologisk udvikling:
Første generation: Krystallinsk siliciumteknologi
Dette er baseret på silicium som kernemateriale og omfatter teknologier som BSF, PERC, TOPCon, HJT og IBC.
Anden generation: Tyndfilmsteknologi
Tyndfilmsceller, der repræsenteres af materialer som kobberindium-galliumselenid (CIGS), cadmiumtellurid (CdTe) og galliumarsenid (GaAs), har kæmpet for at konkurrere med krystallinsk silicium på grund af lavere effektivitet og høje omkostninger (over 2 milliarder dollars pr. GW investering). I øjeblikket er deres markedsandel mindre end 5%.
Tredje generation: Perovskit og organiske solceller
Denne generation, der domineres af perovskit-solceller, har oplevet en hurtig udvikling i de senere år. Den betragtes som en lovende teknologi, der kan overgå krystallinske siliciumceller som det næste gennembrud inden for solceller.
Fremskridt inden for effektivitet af fotovoltaiske celler
Sammenlignet med krystallinsk silicium tilbyder perovskitceller højere teoretisk effektivitet og lavere produktionsomkostninger. Perovskitceller med enkelt junction og tandem har teoretiske effektiviteter på henholdsvis 33 % og 45 %, hvilket overstiger loftet for krystallinsk silicium. Økonomisk set forventes de langsigtede omkostninger ved perovskitmoduler med enkelt junction at være 0,5-0,6 RMB/W, hvilket er betydeligt lavere end krystallinsk silicium, hvilket gør det til et fokuspunkt for fremtidig solcelleudvikling.
Mens perovskitceller stadig er i de tidlige stadier af industrialiseringen, investerer både krystallinske og amorfe siliciumvirksomheder aktivt i denne sektor. Forskellige kapitalkilder er også kommet ind på markedet, hvilket har ført til udbredt interesse og accelereret kommercialiseringen.
Udfordringer og vejen til kommercialisering
Perovskitceller står over for udfordringer relateret til stabilitet og fremstillingsprocesser, som skal løses for at opnå storskalaproduktion. Nuværende pilotproduktionslinjer er stadig i testfasen. De primære hindringer omfatter forbedring af stabilitet og konverteringseffektivitet gennem bedre materialer og processer. Nøgleinnovationer, såsom fugt- og gasbestandige materialer, tilsætningsstoffer til at forbedre stabiliteten, passiveringslag og avanceret udstyr, er afgørende for at overvinde disse barrierer. Gennembrud på disse områder vil drive industriens adoption, hvor distribueret PV og forbrugerprodukter sandsynligvis vil tjene som indledende anvendelsesscenarier.
Tandemceller: En nøgle til at frigøre effektivitet
Sammenlignet med enkeltforbindelsesceller tilbyder tandemkonfigurationer højere effektivitet. Blandt disse udvikler silicium-perovskit fire-terminale tandemceller sig hurtigere mod kommercialisering på grund af deres enklere struktur og effektivitetsforøgende fordele for krystallinske siliciumceller. To-terminale tandemceller er mere komplekse, men strømliner cellestrukturen og er bedre egnede til parring med HJT-teknologi. Fuld-perovskit tandemceller repræsenterer den ultimative løsning, der tilbyder endnu højere effektivitet og lavere omkostninger.
Konkurrence og samarbejde
Pionerer inden for amorf silicium, såsom GCL Optoelectronics, Xinnano og Microquanta, har ført an i udviklingen af perovskit med det formål at komme ind i PV-industrien gennem denne nye teknologi. I mellemtiden er traditionelle virksomheder inden for krystallinsk silicium kommet ind i kapløbet lidt senere og fokuserer på tandemteknologier for at forbedre effektiviteten af eksisterende krystallinske siliciumceller.
Virksomheder inden for amorf silicium står over for økonomiske begrænsninger og kan fremskynde udviklingen af fireterminale tandemceller for at sikre hurtigere afkast. Omvendt vil virksomheder inden for krystallinsk silicium sandsynligvis forfølge opkøb af innovative perovskitvirksomheder for at integrere deres fremskridt, hvilket vil føre til konsolidering i branchen.
Trods deres konkurrence deler virksomheder inden for krystallinsk og amorf silicium et fælles mål: at fremme industrialiseringen af perovskitteknologi. Samarbejde forventes at dominere på kort sigt, da begge sider arbejder hen imod at realisere det fulde potentiale af perovskit-anvendelser i den solcellesektor.
