A fotovoltaikus cellák három generáción mentek keresztül a technológiai fejlődésen:
Első generáció: Kristályos szilícium technológia
Ez szilíciumon alapul, mint maganyagon, olyan technológiákat alkalmazva, mint a BSF, PERC, TOPCon, HJT és IBC.
Második generáció: Vékonyréteg-technológia
A réz-indium-gallium-szelenid (CIGS), a kadmium-tellurid (CdTe) és a gallium-arzenid (GaAs) által képviselt vékonyréteg-cellák az alacsonyabb hatékonyság és a magas költségek (több mint 2 milliárd dollár GW-onkénti beruházás) miatt nehezen tudták felvenni a versenyt a kristályos szilíciummal. Jelenleg piaci részesedésük kevesebb mint 5%.
Harmadik generáció: Perovszkit és szerves napelemek
A perovszkit napelemek uralta generáció az elmúlt években gyors fejlődésen ment keresztül. Ígéretes technológiának számít, amely a kristályos szilícium cellákat is felülmúlhatja, és a fotovoltaikus rendszerek következő áttöréseként tekinthet rá.
A fotovoltaikus cellák konverziós hatékonyságának előrehaladása
A kristályos szilíciumhoz képest a perovszkit cellák magasabb elméleti hatásfokot és alacsonyabb termelési költségeket kínálnak. Az egyátmenetes és a tandem perovszkit cellák elméleti hatásfoka 33%, illetve 45%, meghaladva a kristályos szilícium felső határát. Gazdasági szempontból az egyátmenetes perovszkit modulok hosszú távú költsége 0,5–0,6 RMB/W-ra becsülhető, ami jelentősen alacsonyabb, mint a kristályos szilíciumé, így a jövőbeli fotovoltaikus fejlesztések egyik központi eleme.
Míg a perovszkit cellák még az iparosodás korai szakaszában vannak, mind a kristályos, mind az amorf szilíciumból származó vállalatok aktívan befektetnek ebbe az ágazatba. Különböző tőkeforrások is megjelentek a piacon, széles körű érdeklődést váltva ki és felgyorsítva a kereskedelmi forgalomba hozatalt.
Kihívások és a kereskedelmi forgalomba hozatalhoz vezető út
A perovszkit cellák stabilitással és gyártási folyamatokkal kapcsolatos kihívásokkal néznek szembe, amelyeket meg kell oldani a nagyméretű termelés eléréséhez. A jelenlegi kísérleti gyártósorok még mindig kísérleti szakaszban vannak. A fő akadályok közé tartozik a stabilitás és az átalakítási hatékonyság javítása jobb anyagok és eljárások révén. A kulcsfontosságú innovációk, mint például a nedvesség- és gázálló anyagok, a stabilitást fokozó adalékanyagok, a passziváló rétegek és a korszerű berendezések, elengedhetetlenek ezen akadályok leküzdéséhez. Az áttörések ezeken a területeken ösztönözni fogják az ipari elterjedést, a decentralizált fotovoltaikus és a fogyasztói minőségű termékek valószínűleg a kezdeti alkalmazási forgatókönyvek lesznek.
Tandem cellák: Kulcs a hatékonyság felszabadításához
Az egypontos cellákkal összehasonlítva a tandem konfigurációk nagyobb hatékonyságot kínálnak. Ezek közül a szilícium-perovszkit négypólusú tandem cellák gyorsabban haladnak a kereskedelmi forgalomba hozatal felé egyszerűbb szerkezetük és a kristályos szilícium cellák hatékonyságnövelő előnyei miatt. A kétpólusú tandem cellák, bár összetettebbek, egyszerűsítik a cellaszerkezetet, és jobban illeszkednek a HJT technológiához. A teljes perovszkit tandem cellák jelentik a végső megoldást, még nagyobb hatékonyságot és alacsonyabb költségeket kínálva.
Verseny és együttműködés
Az amorf szilícium úttörői, mint például a GCL Optoelectronics, a Xinnano és a Microquanta, vezető szerepet játszottak a perovszkit fejlesztésében, és céljuk, hogy ezzel az új technológiával belépjenek a fotovoltaikus iparba. Eközben a hagyományos kristályos szilíciumgyártó vállalatok valamivel később szálltak be a versenybe, a meglévő kristályos szilícium cellák hatékonyságának növelése érdekében a tandem technológiákra összpontosítva.
Az amorf szilíciumot gyártó vállalatok pénzügyi korlátokkal szembesülnek, és felgyorsíthatják a négy terminálból álló tandem cellák fejlesztését a gyorsabb megtérülés biztosítása érdekében. Ezzel szemben a kristályos szilíciumot gyártó vállalatok valószínűleg innovatív perovszkit cégek felvásárlását fogják folytatni, hogy integrálják fejlesztéseiket, ami iparági konszolidációhoz vezet.
A verseny ellenére a kristályos és amorf szilíciumgyártó vállalatok közös célt követnek: a perovszkit technológia iparosításának előmozdítását. A közeljövőben várhatóan az együttműködési erőfeszítések lesznek a meghatározóak, mivel mindkét fél a perovszkit alkalmazások teljes potenciáljának kiaknázására törekszik a fotovoltaikus szektorban.
