Aurinkosähkökennot ovat käyneet läpi kolme sukupolvea teknologista kehitystä:
Ensimmäinen sukupolvi: Kiteinen piiteknologia
Tämä perustuu piisirunkoon ydinmateriaalina, ja siinä käytetään teknologioita, kuten BSF, PERC, TOPCon, HJT ja IBC.
Toinen sukupolvi: ohutkalvotekniikka
Ohutkalvokennot, joita edustavat esimerkiksi kupari-indium-galliumselenidi (CIGS), kadmiumtelluridi (CdTe) ja galliumarsenidi (GaAs), ovat kamppailleet kilpaillessaan kiteisen piin kanssa alhaisemman hyötysuhteen ja korkeiden kustannusten (yli 2 miljardia dollaria GW-investointia kohden) vuoksi. Tällä hetkellä niiden markkinaosuus on alle 5 %.
Kolmas sukupolvi: perovskiitti ja orgaaniset aurinkokennot
Perovskiittiaurinkokennot ovat hallitsevat tätä sukupolvea, joka on kehittynyt nopeasti viime vuosina. Sitä pidetään lupaavana teknologiana, joka saattaa ohittaa kiteiset piikennot seuraavana läpimurtona aurinkosähkössä.
Edistystä aurinkokennojen muunnostehokkuudessa
Kiteiseen piihin verrattuna perovskiittikennot tarjoavat korkeamman teoreettisen hyötysuhteen ja alhaisemmat tuotantokustannukset. Yksiliitos- ja tandem-perovskiittikennojen teoreettinen hyötysuhde on 33 % ja 45 %, mikä ylittää kiteisen piin enimmäishyötysuhteen. Taloudellisesti yksiliitosperovskiittimoduulien pitkän aikavälin kustannusten ennustetaan olevan 0,5–0,6 RMB/W, mikä on huomattavasti alhaisempi kuin kiteisen piin, mikä tekee niistä keskeisen osan tulevaisuuden aurinkosähkökehityksessä.
Vaikka perovskiittikennot ovat vielä teollistumisen alkuvaiheessa, sekä kiteistä että amorfista piitä valmistavat yritykset investoivat aktiivisesti tälle sektorille. Markkinoille on tullut myös erilaisia pääomalähteitä, mikä on herättänyt laajaa kiinnostusta ja kiihdyttänyt kaupallistamista.
Haasteet ja kaupallistamisen tie
Perovskiittikennot kohtaavat vakauteen ja valmistusprosesseihin liittyviä haasteita, jotka on ratkaistava laajamittaisen tuotannon saavuttamiseksi. Nykyiset pilottituotantolinjat ovat vielä kokeiluvaiheessa. Ensisijaisia esteitä ovat vakauden ja konversiotehokkuuden parantaminen parempien materiaalien ja prosessien avulla. Keskeiset innovaatiot, kuten kosteutta ja kaasua kestävät materiaalit, vakauden parantavat lisäaineet, passivointikerrokset ja edistyneet laitteet, ovat välttämättömiä näiden esteiden voittamiseksi. Näiden alojen läpimurrot vauhdittavat teollisuuden käyttöönottoa, ja hajautetut aurinkosähkö- ja kuluttajalaatuiset tuotteet toimivat todennäköisesti ensimmäisinä sovellusskenaarioina.
Tandem-kennot: Avain tehokkuuden vapauttamiseen
Yksiliitoskennoihin verrattuna tandem-kokoonpanot tarjoavat korkeamman hyötysuhteen. Näistä pii-perovskiitti-nelinäterminaaliset tandem-kennot etenevät nopeammin kaupallistamiseen yksinkertaisemman rakenteensa ja kiteisen piikennojen tehokkuutta parantavien etujensa ansiosta. Kaksiterminaaliset tandem-kennot ovat monimutkaisempia, mutta virtaviivaistavat kennorakennetta ja sopivat paremmin yhdistettäväksi HJT-teknologiaan. Täysin perovskiittipohjaiset tandem-kennot edustavat lopullista ratkaisua, joka tarjoaa entistä korkeamman hyötysuhteen ja alhaisemmat kustannukset.
Kilpailu ja yhteistyö
Amorfisen piin pioneerit, kuten GCL Optoelectronics, Xinnano ja Microquanta, ovat olleet perovskiitin kehityksen edelläkävijöitä ja pyrkineet pääsemään aurinkosähköteollisuuteen tämän uuden teknologian avulla. Samaan aikaan perinteiset kiteisen piin yritykset ovat tulleet kilpailuun hieman myöhemmin keskittyen tandemteknologioihin parantaakseen olemassa olevien kiteisen piin kennojen tehokkuutta.
Amorfista piitä valmistavat yritykset kohtaavat taloudellisia rajoitteita ja saattavat nopeuttaa nelinapaisten tandemkennojen kehittämistä varmistaakseen nopeamman tuoton. Toisaalta kiteistä piitä valmistavat yritykset todennäköisesti pyrkivät ostamaan innovatiivisia perovskiittiyrityksiä integroidakseen edistysaskeleitaan, mikä johtaa alan konsolidoitumiseen.
Kilpailustaan huolimatta kiteistä ja amorfista piitä valmistavilla yrityksillä on yhteinen tavoite: perovskiittiteknologian teollistumisen edistäminen. Yhteistyön odotetaan olevan vallitsevaa lähitulevaisuudessa, kun molemmat osapuolet pyrkivät hyödyntämään perovskiittisovellusten täyden potentiaalin aurinkosähköalalla.
