ფოტოელექტრულმა უჯრედებმა ტექნოლოგიური განვითარების სამი თაობა გაიარეს:
პირველი თაობა: კრისტალური სილიციუმის ტექნოლოგია
ის დაფუძნებულია სილიკონზე, როგორც ძირითად მასალაზე, და იყენებს ისეთ ტექნოლოგიებს, როგორიცაა BSF, PERC, TOPCon, HJT და IBC.
მეორე თაობა: თხელი ფირის ტექნოლოგია
თხელაფენიანი უჯრედები, რომლებიც წარმოდგენილია ისეთი მასალებით, როგორიცაა სპილენძი, ინდიუმი, გალიუმის სელენიდი (CIGS), კადმიუმის ტელურიდი (CdTe) და გალიუმის არსენიდი (GaAs), კრისტალურ სილიციუმთან კონკურენციას ძლივს უწევენ დაბალი ეფექტურობისა და მაღალი ხარჯების (2 მილიარდ დოლარზე მეტი ინვესტიციის ყოველ გიგავატზე) გამო. ამჟამად, მათი საბაზრო წილი 5%-ზე ნაკლებია.
მესამე თაობა: პეროვსკიტი და ორგანული მზის უჯრედები
პეროვსკიტის მზის უჯრედების დომინირების შედეგად, ამ თაობამ ბოლო წლებში სწრაფი განვითარება განიცადა. ის პერსპექტიულ ტექნოლოგიად ითვლება, რომელმაც შესაძლოა კრისტალური სილიციუმის უჯრედებს გადააჭარბოს და ფოტოელექტრული ტექნოლოგიების სფეროში შემდეგი გარღვევა გახდეს.
პროგრესი ფოტოელექტრული უჯრედების გარდაქმნის ეფექტურობაში
კრისტალურ სილიციუმთან შედარებით, პეროვსკიტის უჯრედები უფრო მაღალ თეორიულ ეფექტურობას და დაბალ წარმოების ხარჯებს გვთავაზობენ. ერთშეერთებიან და ტანდემურ პეროვსკიტის უჯრედებს, შესაბამისად, 33% და 45%-იანი თეორიული ეფექტურობა აქვთ, რაც კრისტალური სილიციუმის დასაშვებ ზღვარს აღემატება. ეკონომიკურად, ერთშეერთებიან პეროვსკიტის მოდულების გრძელვადიანი ღირებულება 0.5–0.6 იუანი/ვატ-ზეა პროგნოზირებული, რაც მნიშვნელოვნად დაბალია კრისტალურ სილიციუმთან შედარებით, რაც მას მომავალი ფოტოელექტრული განვითარების ცენტრალურ წერტილად აქცევს.
მიუხედავად იმისა, რომ პეროვსკიტის უჯრედები ინდუსტრიალიზაციის ადრეულ ეტაპზეა, როგორც კრისტალური, ასევე ამორფული სილიციუმის კომპანიები აქტიურად ახორციელებენ ინვესტიციებს ამ სექტორში. ბაზარზე ასევე შემოვიდა კაპიტალის სხვადასხვა წყარო, რამაც ფართო ინტერესი გამოიწვია და კომერციალიზაცია დააჩქარა.
გამოწვევები და კომერციალიზაციის გზა
პეროვსკიტის უჯრედები სტაბილურობასა და წარმოების პროცესებთან დაკავშირებული გამოწვევების წინაშე დგანან, რომლებიც ფართომასშტაბიანი წარმოების მისაღწევად უნდა გადაიჭრას. მიმდინარე საპილოტე წარმოების ხაზები ჯერ კიდევ საცდელ ეტაპზეა. ძირითად დაბრკოლებებს შორისაა სტაბილურობისა და გარდაქმნის ეფექტურობის გაუმჯობესება უკეთესი მასალებისა და პროცესების საშუალებით. ამ ბარიერების დასაძლევად აუცილებელია ძირითადი ინოვაციები, როგორიცაა ტენიანობისა და გაზგამძლე მასალები, სტაბილურობის გასაუმჯობესებელი დანამატები, პასივაციის ფენები და მოწინავე აღჭურვილობა. ამ სფეროებში მიღწეული გარღვევები ხელს შეუწყობს ინდუსტრიის დანერგვას, განაწილებული ფოტოელექტრული და სამომხმარებლო დონის პროდუქტები, სავარაუდოდ, საწყისი გამოყენების სცენარებს წარმოადგენს.
ტანდემის უჯრედები: ეფექტურობის განბლოკვის გასაღები
ერთშეერთებადი უჯრედებთან შედარებით, ტანდემური კონფიგურაციები უფრო მაღალ ეფექტურობას გვთავაზობს. მათ შორის, სილიციუმ-პეროვსკიტის ოთხტერმინალური ტანდემური უჯრედები უფრო სწრაფად მიიწევს წინ კომერციალიზაციისკენ მათი უფრო მარტივი სტრუქტურისა და კრისტალური სილიციუმის უჯრედების ეფექტურობის გაზრდის უპირატესობების გამო. ორტერმინალური ტანდემური უჯრედები, უფრო რთულის მიუხედავად, აადვილებს უჯრედის სტრუქტურას და უკეთესად შეეფერება HJT ტექნოლოგიასთან შეწყვილებას. სრულად პეროვსკიტის ტანდემური უჯრედები წარმოადგენს საბოლოო გადაწყვეტას, რომელიც კიდევ უფრო მაღალ ეფექტურობას და დაბალ ხარჯებს გვთავაზობს.
კონკურენცია და თანამშრომლობა
ამორფული სილიციუმის პიონერები, როგორიცაა GCL Optoelectronics, Xinnano და Microquanta, პეროვსკიტის შემუშავების კუთხით ლიდერობენ და ამ ახალი ტექნოლოგიის საშუალებით ფოტოელექტრული ინდუსტრიაში შესვლას ისახავენ მიზნად. ამასობაში, ტრადიციული კრისტალური სილიციუმის კომპანიები ამ რბოლაში ცოტა გვიან ჩაერთნენ და არსებული კრისტალური სილიციუმის უჯრედების ეფექტურობის გასაზრდელად ტანდემურ ტექნოლოგიებზე გაამახვილეს ყურადღება.
ამორფული სილიციუმის კომპანიები ფინანსური შეზღუდვების წინაშე დგანან და შესაძლოა, უფრო სწრაფი შემოსავლის უზრუნველსაყოფად, ოთხტერმინალური ტანდემური უჯრედების განვითარება დააჩქარონ. პირიქით, კრისტალური სილიციუმის კომპანიები, სავარაუდოდ, ინოვაციური პეროვსკიტის ფირმების შესყიდვას შეეცდებიან მათი მიღწევების ინტეგრირების მიზნით, რაც ინდუსტრიის კონსოლიდაციას გამოიწვევს.
კონკურენციის მიუხედავად, კრისტალური და ამორფული სილიციუმის კომპანიებს საერთო მიზანი აქვთ: პეროვსკიტის ტექნოლოგიის ინდუსტრიალიზაციის წინსვლა. მოსალოდნელია, რომ უახლოეს მომავალში თანამშრომლობითი ძალისხმევა დომინირებს, რადგან ორივე მხარე მუშაობს ფოტოელექტრულ სექტორში პეროვსკიტის გამოყენების სრული პოტენციალის რეალიზებაზე.
