Fotogalvaanilised elemendid on läbinud kolm tehnoloogilise arengu põlvkonda:
Esimene põlvkond: kristallilise räni tehnoloogia
See põhineb räni baasil valmistatud südamikul, kasutades selliseid tehnoloogiaid nagu BSF, PERC, TOPCon, HJT ja IBC.
Teine põlvkond: õhukese kile tehnoloogia
Õhukese kilega elemendid, mida esindavad sellised materjalid nagu vaskindium-galliumseleniid (CIGS), kaadmiumtelluriid (CdTe) ja galliumarseniid (GaAs), on oma madalama efektiivsuse ja kõrgete kulude (üle 2 miljardi dollari investeeringu GW kohta) tõttu suutnud kristallilise räniga konkureerida. Praegu on nende turuosa alla 5%.
Kolmas põlvkond: perovskiit ja orgaanilised päikesepatareid
Perovskiidist päikesepatareide domineerimisel on see põlvkond viimastel aastatel kiiresti arenenud. Seda peetakse paljutõotavaks tehnoloogiaks, mis võib kristallilisest ränist patareidest mööduda kui järgmine läbimurre fotogalvaanikas.
Fotogalvaaniliste elementide muundamise efektiivsuse edusammud
Võrreldes kristallilise räniga pakuvad perovskiidi elemendid suuremat teoreetilist efektiivsust ja madalamaid tootmiskulusid. Ühe- ja tandem-perovskiidi elementide teoreetiline efektiivsus on vastavalt 33% ja 45%, mis ületab kristallilise räni piirmäära. Majanduslikust seisukohast on ühe- ja 0,6 RMB/W pikaajaline maksumus oluliselt madalam kui kristallilisel ränil, muutes selle tulevase fotogalvaanika arendamise keskpunktiks.
Kuigi perovskiidi elemendid on alles industrialiseerimise algstaadiumis, investeerivad nii kristallilise kui ka amorfse räni ettevõtted aktiivselt sellesse sektorisse. Turule on tulnud ka mitmesuguseid kapitaliallikaid, mis on õhutanud laialdast huvi ja kiirendanud kommertsialiseerimist.
Väljakutsed ja tee kommertsialiseerimiseni
Perovskiidi elemendid seisavad silmitsi stabiilsuse ja tootmisprotsessidega seotud väljakutsetega, mis tuleb suurtootmise saavutamiseks lahendada. Praegused katsetootmisliinid on endiselt katsejärgus. Peamised takistused hõlmavad stabiilsuse ja muundamise efektiivsuse parandamist paremate materjalide ja protsesside abil. Nende takistuste ületamiseks on olulised uuendused, nagu niiskus- ja gaasikindlad materjalid, stabiilsust suurendavad lisandid, passiivkihid ja täiustatud seadmed. Läbimurded nendes valdkondades soodustavad tööstuse omaksvõttu, kusjuures hajutatud päikesepaneelid ja tarbijaklassi tooted on tõenäoliselt esialgsed rakendusstsenaariumid.
Tandemrakud: efektiivsuse avamise võti
Võrreldes üheühendustega elementidega pakuvad tandemkonfiguratsioonid suuremat efektiivsust. Nende hulgas on räni-perovskiidi neljaterminaalsed tandemelemendid kiiremini kommertsialiseerimise suunas liikumas tänu oma lihtsamale struktuurile ja kristallilise räni elementide efektiivsust suurendavatele eelistele. Kaheterminaalsed tandemelemendid, kuigi keerukamad, lihtsustavad elementide struktuuri ja sobivad paremini HJT-tehnoloogiaga sidumiseks. Täisperovskiidist tandemelemendid on parim lahendus, pakkudes veelgi suuremat efektiivsust ja madalamaid kulusid.
Konkurents ja koostöö
Amorfse räni pioneerid, näiteks GCL Optoelectronics, Xinnano ja Microquanta, on olnud perovskiidi arendamise eestvedajad, eesmärgiga siseneda selle uue tehnoloogia abil päikesepaneelide tööstusesse. Samal ajal on traditsioonilised kristallilise räni ettevõtted alustanud võistlust veidi hiljem, keskendudes tandemtehnoloogiatele, et suurendada olemasolevate kristallilise räni elementide tõhusust.
Amorfse räni ettevõtted seisavad silmitsi rahaliste piirangutega ja võivad kiirendada neljaterminalsete tandemelementide väljatöötamist, et tagada kiirem tulu. Seevastu kristallilise räni ettevõtted on tõenäoliselt valmis omandama uuenduslikke perovskiidi ettevõtteid, et integreerida oma edusamme, mis viib tööstuse konsolideerumiseni.
Vaatamata konkurentsile on kristallilise ja amorfse räni ettevõtetel ühine eesmärk: edendada perovskiidi tehnoloogia industrialiseerimist. Lähiajal on oodata koostöö domineerimist, kuna mõlemad pooled töötavad perovskiidi rakenduste täieliku potentsiaali realiseerimise nimel fotogalvaanikasektoris.
