Фотоэлектрлік элементтер үш буындық технологиялық дамудан өтті:
Бірінші буын: Кристалдық кремний технологиясы
Бұл BSF, PERC, TOPCon, HJT және IBC сияқты технологияларды қамтитын негізгі материал ретінде кремнийге негізделген.
Екінші буын: жұқа пленка технологиясы
Мыс индий галлий селениді (CIGS), кадмий теллуриді (CdTe) және галлий арсениді (GaAs) сияқты материалдармен ұсынылған жұқа қабықшалы ұяшықтар тиімділігінің төмендігі мен жоғары шығындарына (инвестицияның бір ГВт-на 2 миллиард доллардан астам) байланысты кристалды кремниймен бәсекелесуде қиындықтарға тап болды. Қазіргі уақытта олардың нарықтағы үлесі 5%-дан аз.
Үшінші буын: Перовскит және органикалық күн батареялары
Перовскит күн батареялары басым бұл буын соңғы жылдары қарқынды дамуда. Бұл фотоэлектрикадағы келесі серпіліс ретінде кристалды кремний батареяларынан асып түсуі мүмкін перспективалы технология болып саналады.
Фотоэлектрлік ұяшықтарды түрлендіру тиімділігіндегі прогресс
Кристалдық кремниймен салыстырғанда, перовскит элементтері жоғары теориялық тиімділік пен төмен өндіріс шығындарын ұсынады. Бір түйісті және тандемді перовскит элементтерінің теориялық тиімділігі сәйкесінше 33% және 45% құрайды, бұл кристалдық кремнийдің шегінен асып түседі. Экономикалық тұрғыдан алғанда, бір түйісті перовскит модульдерінің ұзақ мерзімді құны 0,5–0,6 юань/Вт құрайды деп болжануда, бұл кристалдық кремнийге қарағанда айтарлықтай төмен, бұл оны болашақ фотоэлектрлік дамудың орталық нүктесіне айналдырады.
Перовскит жасушалары индустрияландырудың алғашқы кезеңдерінде болса да, кристалды және аморфты кремний компаниялары бұл секторға белсенді түрде инвестиция салуда. Капиталдың әртүрлі көздері де нарыққа еніп, кеңінен қызығушылық тудырды және коммерцияландыруды жеделдетті.
Коммерцияландыруға апаратын қиындықтар және жолдар
Перовскит жасушалары тұрақтылық пен өндіріс процестеріне байланысты қиындықтарға тап болады, оларды ірі көлемді өндіріске қол жеткізу үшін шешу қажет. Қазіргі пилоттық өндіріс желілері әлі де сынақ сатысында. Негізгі кедергілерге жақсы материалдар мен процестер арқылы тұрақтылық пен конверсия тиімділігін арттыру жатады. Ылғалға және газға төзімді материалдар, тұрақтылықты арттыруға арналған қоспалар, пассивация қабаттары және озық жабдықтар сияқты негізгі инновациялар бұл кедергілерді жеңу үшін өте маңызды. Бұл салалардағы жетістіктер саланы енгізуге ықпал етеді, таратылған фотоэлектрлік және тұтынушылық деңгейдегі өнімдер бастапқы қолдану сценарийлері ретінде қызмет етуі мүмкін.
Тандем ұяшықтары: тиімділікті арттырудың кілті
Бір түйіспелі ұяшықтармен салыстырғанда, тандем конфигурациялары жоғары тиімділікті ұсынады. Олардың ішінде кремний-перовскит төрт ұшты тандем ұяшықтары қарапайым құрылымы мен кристалды кремний ұяшықтары үшін тиімділікті арттыратын артықшылықтарына байланысты коммерцияландыруға қарай жылдамырақ ілгерілеп келеді. Екі ұшты тандем ұяшықтары күрделірек болғанымен, ұяшық құрылымын жеңілдетеді және HJT технологиясымен жұптастыруға жақсырақ сәйкес келеді. Толық перовскит тандем ұяшықтары одан да жоғары тиімділік пен төмен шығындарды ұсынатын ең жақсы шешім болып табылады.
Бәсекелестік және ынтымақтастық
GCL Optoelectronics, Xinnano және Microquanta сияқты аморфты кремний пионерлері перовскиттерді әзірлеуде көшбасшылықты қолға алып, осы жаңа технология арқылы фотоэлектроника саласына кіруді мақсат етті. Сонымен қатар, дәстүрлі кристалды кремний компаниялары бар кристалды кремний ұяшықтарының тиімділігін арттыру үшін тандем технологияларына назар аудара отырып, жарысқа сәл кешірек кірісті.
Аморфты кремний компаниялары қаржылық шектеулерге тап болып отыр және тезірек кірісті қамтамасыз ету үшін төрт терминалды тандем ұяшықтарының дамуын жеделдетуі мүмкін. Керісінше, кристалды кремний компаниялары өз жетістіктерін біріктіру үшін инновациялық перовскит фирмаларын сатып алуды көздеуі мүмкін, бұл саланы шоғырландыруға әкеледі.
Бәсекелестікке қарамастан, кристалды және аморфты кремний компанияларының ортақ мақсаты бар: перовскит технологиясын индустрияландыруды алға жылжыту. Екі тарап та фотоэлектрлік секторда перовскитті қолданудың толық әлеуетін жүзеге асыруға тырысып жатқандықтан, жақын арада бірлескен күш-жігер басым болады деп күтілуде.
