Celulele fotovoltaice au trecut prin trei generații de dezvoltare tehnologică:
Prima generație: Tehnologia siliciului cristalin
Aceasta se bazează pe siliciu ca material central, utilizând tehnologii precum BSF, PERC, TOPCon, HJT și IBC.
A doua generație: tehnologia peliculei subțiri
Reprezentate de materiale precum seleniura de cupru, indiu și galiu (CIGS), telurura de cadmiu (CdTe) și arseniura de galiu (GaAs), celulele cu peliculă subțire s-au chinuit să concureze cu siliciul cristalin din cauza eficienței reduse și a costurilor ridicate (peste 2 miliarde de dolari pe GW investit). În prezent, cota lor de piață este mai mică de 5%.
A treia generație: perovskit și celule solare organice
Dominată de celulele solare perovskite, această generație a cunoscut o dezvoltare rapidă în ultimii ani. Este considerată o tehnologie promițătoare care ar putea depăși celulele de siliciu cristalin, fiind următoarea descoperire în domeniul fotovoltaic.
Progrese în eficiența conversiei celulelor fotovoltaice
Comparativ cu siliciul cristalin, celulele perovskite oferă o eficiență teoretică mai mare și costuri de producție mai mici. Celulele perovskite cu joncțiune simplă și în tandem au eficiențe teoretice de 33%, respectiv 45%, depășind plafonul pentru siliciul cristalin. Din punct de vedere economic, costul pe termen lung al modulelor perovskite cu joncțiune simplă este estimat la 0,5–0,6 RMB/W, semnificativ mai mic decât cel al siliciului cristalin, ceea ce le face un punct central pentru dezvoltarea fotovoltaică viitoare.
Deși celulele perovskite sunt încă în stadii incipiente ale industrializării, atât companiile producătoare de siliciu cristalin, cât și cele amorfe investesc activ în acest sector. Diverse surse de capital au intrat, de asemenea, pe piață, alimentând interesul larg și accelerând comercializarea.
Provocări și calea către comercializare
Celulele perovskite se confruntă cu provocări legate de stabilitate și procesele de fabricație, care trebuie rezolvate pentru a realiza producția la scară largă. Liniile de producție pilot actuale sunt încă în stadiul de testare. Principalele obstacole includ îmbunătățirea stabilității și a eficienței conversiei prin materiale și procese mai bune. Inovațiile cheie, cum ar fi materialele rezistente la umiditate și gaze, aditivii pentru sporirea stabilității, straturile de pasivizare și echipamentele avansate, sunt esențiale pentru depășirea acestor bariere. Progresele în aceste domenii vor impulsiona adoptarea în industrie, iar produsele fotovoltaice distribuite și cele de consum vor servi probabil ca scenarii inițiale de aplicare.
Celule Tandem: O Cheie pentru Deblocarea Eficienței
Comparativ cu celulele cu o singură joncțiune, configurațiile tandem oferă o eficiență mai mare. Printre acestea, celulele tandem cu patru terminale din siliciu-perovskit progresează mai rapid spre comercializare datorită structurii lor mai simple și a beneficiilor de creștere a eficienței celulelor din siliciu cristalin. Celulele tandem cu două terminale, deși mai complexe, simplifică structura celulei și sunt mai potrivite pentru asocierea cu tehnologia HJT. Celulele tandem complet perovskit reprezintă soluția supremă, oferind o eficiență și mai mare și costuri mai mici.
Competiție și colaborare
Pionierii siliciului amorf, precum GCL Optoelectronics, Xinnano și Microquanta, au condus dezvoltarea perovskitului, urmărind să intre în industria fotovoltaică prin intermediul acestei noi tehnologii. Între timp, companiile tradiționale de siliciu cristalin au intrat în cursă puțin mai târziu, concentrându-se pe tehnologiile tandem pentru a spori eficiența celulelor de siliciu cristalin existente.
Companiile producătoare de siliciu amorf se confruntă cu constrângeri financiare și ar putea accelera dezvoltarea celulelor tandem cu patru terminale pentru a asigura randamente mai rapide. În schimb, companiile producătoare de siliciu cristalin vor urmări probabil achizițiile de firme inovatoare din domeniul perovskitului pentru a integra progresele acestora, ceea ce va duce la consolidarea industriei.
În ciuda concurenței dintre ele, companiile producătoare de siliciu cristalin și amorf au un obiectiv comun: avansarea industrializării tehnologiei perovskitului. Se așteaptă ca eforturile de colaborare să domine pe termen scurt, deoarece ambele părți lucrează pentru a realiza întregul potențial al aplicațiilor perovskitului în sectorul fotovoltaic.
