Фотонапонске ћелије су прошле кроз три генерације технолошког развоја:
Прва генерација: Технологија кристалног силицијума
Ово је базирано на силицијуму као основном материјалу, са технологијама као што су BSF, PERC, TOPCon, HJT и IBC.
Друга генерација: Технологија танких филмова
Представљене материјалима као што су бакар-индијум-галијум-селенид (CIGS), кадмијум-телурид (CdTe) и галијум-арсенид (GaAs), ћелије са танким филмом су се бориле да се такмиче са кристалним силицијумом због ниже ефикасности и високих трошкова (преко 2 милијарде долара по GW инвестиције). Тренутно је њихов тржишни удео мањи од 5%.
Трећа генерација: Перовскит и органске соларне ћелије
Доминирана перовскитним соларним ћелијама, ова генерација је доживела брз развој последњих година. Сматра се обећавајућом технологијом која би могла да надмаши кристалне силицијумске ћелије као следећи пробој у фотонапонској енергији.
Напредак у ефикасности конверзије фотонапонских ћелија
У поређењу са кристалним силицијумом, перовскитне ћелије нуде већу теоријску ефикасност и ниже трошкове производње. Једноспојне и тандемне перовскитне ћелије имају теоријску ефикасност од 33% и 45%, респективно, што превазилази плафон за кристални силицијум. Економски гледано, дугорочни трошкови једноспојних перовскитних модула пројектовани су на 0,5–0,6 RMB/W, што је знатно ниже од кристалног силицијума, што их чини централном тачком за будући развој фотонапонске енергије.
Иако су перовскитне ћелије још увек у раним фазама индустријализације, компаније које производе и кристални и аморфни силицијум активно улажу у овај сектор. Различити извори капитала су такође ушли на тржиште, подстичући широко интересовање и убрзавајући комерцијализацију.
Изазови и пут ка комерцијализацији
Перовскитне ћелије се суочавају са изазовима везаним за стабилност и производне процесе, који морају бити решени како би се постигла производња великих размера. Тренутне пилот производне линије су још увек у фази тестирања. Главне препреке укључују побољшање стабилности и ефикасности конверзије кроз боље материјале и процесе. Кључне иновације, као што су материјали отпорни на влагу и гас, адитиви за побољшање стабилности, слојеви пасивације и напредна опрема, су неопходни за превазилажење ових препрека. Пробоји у овим областима ће подстаћи усвајање у индустрији, а дистрибуирани фотонапонски системи и производи потрошачког квалитета вероватно ће послужити као почетни сценарији примене.
Тандем ћелије: кључ за откључавање ефикасности
У поређењу са ћелијама са једним спојем, тандемске конфигурације нуде већу ефикасност. Међу њима, силицијум-перовскитне тандемске ћелије са четири терминала брже напредују ка комерцијализацији због своје једноставније структуре и предности повећања ефикасности за кристалне силицијумске ћелије. Тандемске ћелије са два терминала, иако сложеније, поједностављују структуру ћелије и боље су прилагођене за упаривање са HJT технологијом. Тандемске ћелије са пуним перовскитом представљају врхунско решење, нудећи још већу ефикасност и ниже трошкове.
Конкуренција и сарадња
Пионири аморфног силицијума, као што су GCL Optoelectronics, Xinnano и Microquanta, предводили су развој перовскита, циљајући да уђу у фотонапонску индустрију кроз ову нову технологију. У међувремену, традиционалне компаније за производњу кристалног силицијума ушле су у трку нешто касније, фокусирајући се на тандем технологије како би побољшале ефикасност постојећих ћелија кристалног силицијума.
Компаније које производе аморфни силицијум суочавају се са финансијским ограничењима и могу убрзати развој тандем ћелија са четири терминала како би осигурале бржи повраћај улагања. С друге стране, компаније које производе кристални силицијум ће вероватно тежити аквизицији иновативних перовскитних фирми како би интегрисале свој напредак, што ће довести до консолидације индустрије.
Упркос конкуренцији, компаније за производњу кристалног и аморфног силицијума деле заједнички циљ: унапређење индустријализације перовскитне технологије. Очекује се да ће заједнички напори доминирати у блиској будућности, јер обе стране раде на остваривању пуног потенцијала примене перовскита у фотонапонском сектору.
