Fotovoltaiske celler har gjennomgått tre generasjoner med teknologisk utvikling:
Første generasjon: Krystallinsk silisiumteknologi
Dette er basert på silisium som kjernemateriale, med teknologier som BSF, PERC, TOPCon, HJT og IBC.
Andre generasjon: Tynnfilmteknologi
Tynnfilmceller, representert ved materialer som kobberindium-galliumselenid (CIGS), kadmiumtellurid (CdTe) og galliumarsenid (GaAs), har slitt med å konkurrere med krystallinsk silisium på grunn av lavere effektivitet og høye kostnader (over 2 milliarder dollar per GW investering). For tiden er markedsandelen deres mindre enn 5 %.
Tredje generasjon: Perovskitt og organiske solceller
Denne generasjonen, som domineres av perovskitt-solceller, har hatt en rask utvikling de siste årene. Den regnes som en lovende teknologi som kan overgå krystallinske silisiumceller som det neste gjennombruddet innen solceller.
Fremgang i effektiviteten av konvertering av fotovoltaiske celler
Sammenlignet med krystallinsk silisium tilbyr perovskittceller høyere teoretisk effektivitet og lavere produksjonskostnader. Perovskittceller med én kobling og tandem har teoretiske effektiviteter på henholdsvis 33 % og 45 %, og overgår dermed taket for krystallinsk silisium. Økonomisk sett anslås den langsiktige kostnaden for perovskittmoduler med én kobling til 0,5–0,6 RMB/W, betydelig lavere enn krystallinsk silisium, noe som gjør dem til et fokuspunkt for fremtidig solcelleutvikling.
Selv om perovskittceller fortsatt er i de tidlige stadiene av industrialiseringen, investerer både krystallinsk og amorf silisiumselskaper aktivt i denne sektoren. Ulike kapitalkilder har også kommet inn på markedet, noe som gir næring til bred interesse og akselererer kommersialiseringen.
Utfordringer og veien til kommersialisering
Perovskittceller står overfor utfordringer knyttet til stabilitet og produksjonsprosesser, som må løses for å oppnå storskala produksjon. Nåværende pilotproduksjonslinjer er fortsatt i testfasen. De primære hindringene inkluderer forbedring av stabilitet og konverteringseffektivitet gjennom bedre materialer og prosesser. Viktige innovasjoner, som fuktighets- og gassbestandige materialer, tilsetningsstoffer for å forbedre stabiliteten, passiveringslag og avansert utstyr, er avgjørende for å overvinne disse barrierene. Gjennombrudd på disse områdene vil drive industriens adopsjon, med distribuert PV og forbrukerkvalitetsprodukter som sannsynligvis vil tjene som innledende bruksscenarier.
Tandemceller: En nøkkel til å låse opp effektivitet
Sammenlignet med celler med én kobling, tilbyr tandemkonfigurasjoner høyere effektivitet. Blant disse går silisium-perovskitt fireterminale tandemceller raskere mot kommersialisering på grunn av deres enklere struktur og effektivitetsøkende fordeler for krystallinske silisiumceller. Toterminale tandemceller, selv om de er mer komplekse, strømlinjeformer cellestrukturen og er bedre egnet for paring med HJT-teknologi. Fullperovskitt-tandemceller representerer den ultimate løsningen, og tilbyr enda høyere effektivitet og lavere kostnader.
Konkurranse og samarbeid
Pionerer innen amorf silisium, som GCL Optoelectronics, Xinnano og Microquanta, har ledet an i utviklingen av perovskitt, med mål om å komme inn i PV-industrien gjennom denne nye teknologien. I mellomtiden har tradisjonelle krystallinske silisiumselskaper kommet inn i kappløpet litt senere, med fokus på tandemteknologier for å forbedre effektiviteten til eksisterende krystallinske silisiumceller.
Amorfe silisiumselskaper står overfor økonomiske begrensninger og kan akselerere utviklingen av fireterminale tandemceller for å sikre raskere avkastning. Omvendt vil krystallinske silisiumselskaper sannsynligvis forfølge oppkjøp av innovative perovskittselskaper for å integrere deres fremskritt, noe som fører til konsolidering i bransjen.
Til tross for konkurransen har selskaper innen krystallinsk og amorf silisium et felles mål: å fremme industrialiseringen av perovskittteknologi. Samarbeid forventes å dominere på kort sikt, ettersom begge sider jobber for å realisere det fulle potensialet for perovskittapplikasjoner i den solcelledrevne sektoren.
