Fotovoltaické články prešli tromi generáciami technologického vývoja:
Prvá generácia: Technológia kryštalického kremíka
Je založený na kremíku ako jadre a využíva technológie ako BSF, PERC, TOPCon, HJT a IBC.
Druhá generácia: Technológia tenkých vrstiev
Tenkovrstvové články, reprezentované materiálmi ako meď, indium, gálium, selenid (CIGS), telurid kademnatý (CdTe) a arzenid gália (GaAs), majú problém konkurovať kryštalickému kremíku kvôli nižšej účinnosti a vysokým nákladom (viac ako 2 miliardy dolárov na GW investície). V súčasnosti je ich podiel na trhu menší ako 5 %.
Tretia generácia: Perovskit a organické solárne články
Táto generácia, ktorej dominujú perovskitové solárne články, zaznamenala v posledných rokoch rýchly rozvoj. Považuje sa za sľubnú technológiu, ktorá by mohla prekonať kryštalické kremíkové články ako ďalší prelomový krok vo fotovoltaike.
Pokrok v účinnosti konverzie fotovoltaických článkov
V porovnaní s kryštalickým kremíkom ponúkajú perovskitové články vyššiu teoretickú účinnosť a nižšie výrobné náklady. Jednoduché a tandemové perovskitové články majú teoretickú účinnosť 33 %, respektíve 45 %, čím prekračujú limit pre kryštalický kremík. Z ekonomického hľadiska sa dlhodobé náklady na jednoduché perovskitové moduly predpokladajú na úrovni 0,5 – 0,6 RMB/W, čo je výrazne menej ako pri kryštalickom kremíku, vďaka čomu sú ústredným bodom budúceho vývoja fotovoltaiky.
Zatiaľ čo perovskitové články sú stále v raných štádiách industrializácie, spoločnosti zaoberajúce sa kryštalickým aj amorfným kremíkom aktívne investujú do tohto sektora. Na trh vstúpili aj rôzne zdroje kapitálu, čo podnietilo široký záujem a urýchlilo komercializáciu.
Výzvy a cesta ku komercializácii
Perovskitové články čelia výzvam súvisiacim so stabilitou a výrobnými procesmi, ktoré je potrebné vyriešiť, aby sa dosiahla výroba vo veľkom meradle. Súčasné pilotné výrobné linky sú stále v skúšobnej fáze. Medzi hlavné prekážky patrí zlepšenie stability a účinnosti konverzie prostredníctvom lepších materiálov a procesov. Kľúčové inovácie, ako sú materiály odolné voči vlhkosti a plynom, prísady na zvýšenie stability, pasivačné vrstvy a pokročilé zariadenia, sú nevyhnutné na prekonanie týchto bariér. Prielomy v týchto oblastiach povedú k ich prijatiu v priemysle, pričom distribuované fotovoltaické systémy a produkty spotrebiteľskej triedy pravdepodobne poslúžia ako počiatočné scenáre aplikácií.
Tandemové články: Kľúč k dosiahnutiu efektívnosti
V porovnaní s jedno-prechodovými článkami ponúkajú tandemové konfigurácie vyššiu účinnosť. Spomedzi nich sa kremíkovo-perovskitové štvor-terminálne tandemové články rýchlejšie dostávajú do komercializácie vďaka svojej jednoduchšej štruktúre a výhodám zvyšujúcim účinnosť kryštalických kremíkových článkov. Dvoj-terminálne tandemové články, hoci sú zložitejšie, zefektívňujú štruktúru článku a sú vhodnejšie na párovanie s technológiou HJT. Plne perovskitové tandemové články predstavujú dokonalé riešenie, ktoré ponúka ešte vyššiu účinnosť a nižšie náklady.
Súťaž a spolupráca
Priekopníci v oblasti amorfného kremíka, ako napríklad GCL Optoelectronics, Xinnano a Microquanta, viedli vývoj perovskitov s cieľom vstúpiť do fotovoltaického priemyslu prostredníctvom tejto novej technológie. Medzitým tradičné spoločnosti zaoberajúce sa kryštalickým kremíkom vstúpili do pretekov o niečo neskôr a zamerali sa na tandemové technológie na zvýšenie účinnosti existujúcich článkov s kryštalickým kremíkom.
Spoločnosti zaoberajúce sa amorfným kremíkom čelia finančným obmedzeniam a môžu urýchliť vývoj štvor-terminálnych tandemových článkov, aby si zabezpečili rýchlejšiu návratnosť investícií. Naopak, spoločnosti zaoberajúce sa kryštalickým kremíkom sa pravdepodobne budú usilovať o akvizície inovatívnych perovskitových firiem, aby integrovali svoje pokroky, čo povedie ku konsolidácii odvetvia.
Napriek konkurencii majú spoločnosti zaoberajúce sa kryštalickým a amorfným kremíkom spoločný cieľ: pokrok v industrializácii perovskitovej technológie. Očakáva sa, že v blízkej budúcnosti bude dominovať spoločné úsilie, keďže obe strany pracujú na realizácii plného potenciálu aplikácií perovskitov vo fotovoltaickom sektore.
