As células fotovoltaicas experimentaron tres xeracións de desenvolvemento tecnolóxico:
Primeira xeración: tecnoloxía de silicio cristalino
Está baseado no silicio como material central, con tecnoloxías como BSF, PERC, TOPCon, HJT e IBC.
Segunda xeración: tecnoloxía de película fina
Representadas por materiais como o seleniuro de cobre, indio e galio (CIGS), o telururo de cadmio (CdTe) e o arseniuro de galio (GaAs), as células de película fina tiveron dificultades para competir co silicio cristalino debido á súa menor eficiencia e aos seus altos custos (máis de 2.000 millóns de dólares por GW de investimento). Na actualidade, a súa cota de mercado é inferior ao 5 %.
Terceira xeración: perovskita e células solares orgánicas
Dominada polas células solares de perovskita, esta xeración experimentou un rápido desenvolvemento nos últimos anos. Considérase unha tecnoloxía prometedora que pode superar as células de silicio cristalino como o próximo avance na fotovoltaica.
Progreso na eficiencia da conversión de células fotovoltaicas
En comparación co silicio cristalino, as células de perovskita ofrecen unha maior eficiencia teórica e uns custos de produción máis baixos. As células de perovskita de unión única e en tándem teñen eficiencias teóricas do 33 % e do 45 %, respectivamente, superando o límite máximo do silicio cristalino. Economicamente, o custo a longo prazo dos módulos de perovskita de unión única proxéctase en 0,5–0,6 RMB/W, significativamente inferior ao do silicio cristalino, o que os converte nun punto focal para o futuro desenvolvemento fotovoltaico.
Aínda que as células de perovskita se atopan nas primeiras etapas da industrialización, tanto as empresas de silicio cristalino como amorfo están a investir activamente neste sector. Tamén entraron no mercado varias fontes de capital, o que espertou un interese xeneralizado e acelerou a comercialización.
Desafíos e camiño cara á comercialización
As células de perovskita enfróntanse a desafíos relacionados coa estabilidade e os procesos de fabricación, que deben resolverse para lograr a produción a grande escala. As liñas de produción piloto actuais aínda están en fase de proba. Os principais obstáculos inclúen a mellora da estabilidade e a eficiencia da conversión mediante mellores materiais e procesos. As innovacións clave, como os materiais resistentes á humidade e ao gas, os aditivos para mellorar a estabilidade, as capas de pasivación e os equipos avanzados, son esenciais para superar estas barreiras. Os avances nestas áreas impulsarán a adopción na industria, e a fotovoltaica distribuída e os produtos de consumo probablemente servirán como escenarios de aplicación inicial.
Células en tándem: unha clave para desbloquear a eficiencia
En comparación coas celas de unión única, as configuracións en tándem ofrecen unha maior eficiencia. Entre elas, as celas en tándem de catro terminais de silicio-perovskita están a progresar máis rápido cara á comercialización debido á súa estrutura máis simple e aos beneficios de aumento da eficiencia das celas de silicio cristalino. As celas en tándem de dous terminais, aínda que máis complexas, simplifican a estrutura da cela e son máis axeitadas para o emparellamento coa tecnoloxía HJT. As celas en tándem de perovskita completa representan a solución definitiva, ofrecendo unha eficiencia aínda maior e custos máis baixos.
Competencia e colaboración
Pioneiros do silicio amorfo, como GCL Optoelectronics, Xinnano e Microquanta, lideraron o desenvolvemento da perovskita, co obxectivo de entrar na industria fotovoltaica a través desta nova tecnoloxía. Mentres tanto, as empresas tradicionais de silicio cristalino entraron na carreira un pouco máis tarde, centrándose nas tecnoloxías tándem para mellorar a eficiencia das celas de silicio cristalino existentes.
As empresas de silicio amorfo enfróntanse a restricións financeiras e poden acelerar o desenvolvemento de celas en tándem de catro terminais para garantir rendementos máis rápidos. Pola contra, é probable que as empresas de silicio cristalino busquen adquisicións de empresas innovadoras de perovskita para integrar os seus avances, o que levará á consolidación da industria.
Malia a súa competencia, as empresas de silicio cristalino e amorfo comparten un obxectivo común: avanzar na industrialización da tecnoloxía da perovskita. Espérase que os esforzos de colaboración dominen a curto prazo, xa que ambas as partes traballan para aproveitar todo o potencial das aplicacións da perovskita no sector fotovoltaico.
