Didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių elementų gamyba 2025 metais: naujos saulės energijos kartos pradininkai. Sužinokite, kaip pažangi gamyba pagreitina rinkos augimą ir transformuoja atsinaujinančią energetiką.

• Vykdomos santraukos: 2025 m. rinkos panorama ir pagrindiniai veiksniai
• Technologijų apžvalga: perovskito fotovoltinių elementų pagrindai ir našumo pasiekimai
• Gamybos naujovės: moderniausi metodai ir medžiagos
• Konkursinė analizė: pirmaujančios įmonės ir strateginės partnerystės
• Rinkos dydis ir augimo prognozė (2025–2030): CAGR ir pajamų prognozės
• Kainų mažinimas ir mastelio didinimas: gamybos ekonomika ir kliūtys
• Veikimas, patikimumas ir sertifikavimas: atitikimas pramonės standartams
• Integracija su silikonu ir tandeminių elementų hibridiniais metodais
• Tvarumas ir poveikis aplinkai: gyvenimo ciklo vertinimas
• Ateities perspektyvos: komercializacijos kelrodės ir kylantys taikymai
• Šaltiniai ir nuorodos

Vykdomos santraukos: 2025 m. rinkos panorama ir pagrindiniai veiksniai

2025 m. pasaulinė didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių elementų (PV) gamybos panorama pasižymi greitais technologiniais pažangumais, padidėjusia bandomųjų gamybos apimtimi ir strateginių partnerystių augimu tarp tyrimų institutų ir pramonės lyderių. Perovskito saulės elementai (PSC) pasirodė esantys transformacinė technologija, siūlanti didesnį energijos konversijos efektyvumą, mažesnes gamybos sąnaudas ir universalesnį pritaikymą, palyginti su tradiciniais silikono pagrindu pagamintais fotovoltiniais elementais. 2025 m. rinka stebi perėjimą nuo laboratorinių inovacijų iki dydžio didinimo, komerciškai naudingų gamybos procesų.

Pagrindiniai veiksniai, formuojantys 2025 m. rinką, apima sėkmingą tandeminių perovskito-silikono elementų demonstravimą, kurių efektyvumas viršija 30%, kaip pranešė keli pramonės dalyviai. Tokios įmonės kaip Oxford PV — Oksfordo universiteto išvestinė įmonė — paskelbė apie bandomųjų gamybos linijų pradžią Europoje, siekdamos tiekti komercinius modulius su rekordiniu efektyvumu. Meyer Burger Technology AG, Šveicarijos fotovoltinių elementų gamintojas, taip pat investavo į perovskito tandemų technologiją, pasitelkdama savo patirtį tikslioje įrangoje, skirta mastelio didinimui. Šie pasiekimai remiami tvirtos bendradarbiavimo tarp tyrimų institutų ir vyriausybių remiamų inovacijų programų, ypač Europos Sąjungoje ir Azijoje.

2025 m. rinką dar labiau skatina įsitvirtinusių medžiagų tiekėjų ir įrangos gamintojų įsiskverbimas. Greatcell Solar (anksčiau Dyesol), Australijos pionierius perovskito medžiagų srityje, ir toliau tiekia pažangius rašalus ir priedus didelės apimties padengimo procesams. Tuo tarpu First Solar, pasaulinis ploniųjų plėvelių PV lyderis, parodė susidomėjimą hibridinėmis perovskito technologijomis, tyrinėdami integracijos galimybes su esamomis kadmio telluridu (CdTe) platformomis. Šie veiksmai pabrėžia platesnę pramonės tendenciją link hibridinių ir tandeminių architektūrų, kurios žada atskleisti naujus našumo slenkstus ir įveikti vienos jungties elementų apribojimus.

Žvelgiant į priekį, didelio efektyvumo perovskito PV gamybos perspektyvos yra optimistiškos, tikimasi paspartinto komercializavimo 2026–2027 m. Išlieka svarbūs iššūkiai, įskaitant ilgalaikį stabilumą, aplinkos atsparumą ir defektų neturinčių didelės apimties modulių mastelio didinimą. Tačiau nuolatinės investicijos į pažangią kapsuliavimą, ritininių procesų taikymą ir automatizavimą turėtų padėti įveikti šiuos barjerus. Dėl to perovskito PV turi potencialą vaidinti svarbų vaidmenį globalioje perėjime prie atsinaujinančios energijos, siūlydama ekonomiškai efektyvius, aukštos kokybės saulės sprendimus komerciniams, visuomeniniams ir naujoms pastatų integruotoms programoms.

Technologijų apžvalga: perovskito fotovoltinių elementų pagrindai ir našumo pasiekimai

Perovskito fotovoltiniai elementai sparčiai išpopuliarėjo kaip transformacinė technologija saulės energijos sektoriuje, pirmiausiai dėl jų nepaprastai didelio energijos konversijos efektyvumo (PCE) ir galimybės gaminti mažomis sąnaudomis ir masiniu mastu. Pagrindinė perovskito saulės elementų (PSC) struktūra yra paremta ABX₃ kristalinės struktūros medžiagų klase, kur ‘A’ ir ‘B’ yra katijai, o ‘X’ yra anijonas, paprastai halidas. Ši unikali struktūra leidžia stiprų šviesos sugėrimą, ilgus nešiotojų difuzijos ilgius ir reguliuojamus energetinius tarpus, kurie yra itin svarbūs didelio efektyvumo saulės energijos konversijai.

Iki 2025 m. laboratoriniai perovskito saulės elementai pasiekė patvirtintą efektyvumą, viršijantį 26%, kuris konkuruoja ir netgi viršija tradicinius silikono pagrindu pagamintus fotovoltinius elementus. Šie pasiekimai buvo patvirtinti tokių organizacijų kaip Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija (NREL), kuri palaiko autoritetingą pasaulio rekordų saulės elementų efektyvumo grafiką. Greitas efektyvumo šuolis yra priskiriamas medžiagų sudėties, sąsajos inžinerijos ir prietaisų architektūros pažangai, įskaitant tandemines konfigūracijas, kurios sujungia perovskito sluoksnius virš silikono ar kitų medžiagų, kad užfiksuotų platesnį saulės spektro diapazoną.

Pagrindiniai pramonės dalyviai dabar verčia šiuos laboratorinius pasiekimus į mastelio didinimo gamybos procesus. Tokios įmonės kaip Oxford PV yra šios srities lyderiai, orientuojantys dėmesį į perovskito-ant-silikono tandeminius elementus. Oxford PV, Oksfordo universiteto išvestinė įmonė, pranešė apie bandomąsias gamybos linijas, gebančias gaminti modulius, kurių efektyvumas viršija 25%, ir planuota artimiausiu metu diegti komercinę gamybą. Panašiai, Meyer Burger Technology AG, Šveicarijos fotovoltinių elementų gamintojas, paskelbė apie planus integruoti perovskito technologiją į savo produktų kelius, pasinaudodama savo aukštos tikslumo saulės elementų gamybos patirtimi.

Didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių elementų gamyba apima kelis svarbius etapus: tirpinio apdorojimą arba garų nusodinimą perovskito sluoksniams, sąsajų pasyvinimą, siekiant sumažinti rekombinacijos nuostolius, ir kapsuliavimą, kad padidėtų stabilumas. Naujausios inovacijos apima priedų inžineriją, kompozicijos reguliavimą (pvz., mišrių katijonų ir mišrių halidų perovskitus) ir pažangias padengimo technikas, tokias kaip slot-die ir blade padengimas didelėms, vienodoms plėvelėms. Šios metodikos optimizuojamos ritininių procesų gamybai, kuri žada reikšmingai sumažinti gamybos sąnaudas ir leisti gaminti lanksčius, lengvus saulės modulius.

Žvelgiant į ateitį, didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių elementų gamybos perspektyvos yra labai palankios. Pramonės kelio planai numato komercinės apimties modulius su efektyvumu viršijančiu 25% ir eksploatacijos trukmę, viršijančią 20 metų, per artimiausius kelerius metus. Nuolatinis bendradarbiavimas tarp tyrimų institucijų ir gamintojų, pavyzdžiui, NREL ir pirmaujančių įmonių, turėtų paspartinti perėjimą nuo laboratorinių laimėjimų iki plačios rinkos priėmimo, pozicionuodamas perovskito fotovoltinius elementus kaip pagrindinį veiksnį globaliame ūkyje perėjime prie atsinaujinančios energijos.

Gamybos naujovės: moderniausi metodai ir medžiagos

Didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių elementų (PV) gamybos sritis sparčiai keičiasi 2025 m., ją varo pažangios medžiagų inžinerijos, mastelio didinimo nusodinimo metodų ir tvirtų kapsuliavimo strategijų suvienijimas. Sektorius stebi perėjimą nuo laboratorinių demonstracijų prie bandomosios ir prieškomercinės gamybos, kai kelios pramonės lyderės ir konsorciumai vadovauja šiam perėjimui.

Vienas iš pagrindinių novatoriškų sprendimų yra mastelio didinimo nusodinimo metodų, tokių kaip slot-die padengimas, blade padengimas ir rašalinio spausdinimo, kurie leidžia vienodus, didelės apimties perovskito plėveles su minimaliu medžiagų švaistymu, priėmimas. Šios technikos tobulinamos, siekiant užtikrinti suderinamumą su ritininiu gamyba, kuris yra kritinis žingsnis kainų efektyviai masinei gamybai. Pavyzdžiui, Oxford PV, perovskito-ant-silikono tandeminių technologijų pionierius, pateikė reikšmingų pažangos ataskaitų, integruojant perovskito sluoksnius ant silikono plokštelių naudojant mastelio didinimo metodus, siekiant pasiekti patvirtintas energijos konversijos efektyvumo (PCE) rodiklius, viršijančius 28% komercinio dydžio elementams. Jų bandomoji linija Vokietijoje turėtų didinti gamybos pajėgumus artimiausiais metais, orientuojantis tiek į stogo, tiek ir visuomeninių projektų taikymus.

Medžiagų naujovės lieka svarbios efektyvumui ir stabilumui. Mišrių katijonų ir mišrių halidų perovskito sudėtis toliau tobulinamas, leidžiant pagerinti šiluminę ir drėgmės stabilumą, sprendžiant vieną iš pagrindinių komercializacijos kliūčių. Tokios įmonės kaip First Solar ir Hanwha Solutions aktyviai tiria perovskito integraciją, pasitelkdami savo patirtį plonųjų plėvelių ir silikono PV srityse, siekdami pagreitinti tandeminių architektūrų priėmimą. Šios pastangos papildomos pažangomis pajėgumo transporto sluoksniuose ir sąsajų inžinerijoje, kurios sumažina rekombinacijos nuostolius ir pagerina įrenginių ilgaamžiškumą.

Kapsuliavimas ir barjerų technologijos taip pat tobulėja, kūrimo sluoksnio danga ir lankstūs substratai, skirti apsaugoti perovskito modulius nuo aplinkos degradacijos. Meyer Burger Technology AG, žinomas dėl savo didelio efektyvumo heterojunkcinių silikono modulių, investuoja į perovskito tyrimus ir paskelbė apie planus integruoti perovskito-silikono tandeminius elementus į savo produktų kelius, pabrėždama tvirtą kapsuliavimą lauko atsparumui.

Žvelgiant į ateitį, per artimiausius kelerius metus tikimasi, kad toliau gerės modulio efektyvumas, stabilumas ir gaminama. Pramonės bendradarbiavimas, toks kaip tas, kurį koordinuoja Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija ir Europos tyrimų aljansai, pagreitina komercializacijos kelią. Kai bandomosios linijos didės ir tiekimo grandinės subręs, perovskito PV gali tapti pagrindine technologija, galinčia viršyti 30% modulio efektyvumą ir pasiekti konkurencingą lyginamąją elektros energijos kainą (LCOE) iki 2020-ųjų pabaigos.

Konkursinė analizė: pirmaujančios įmonės ir strateginės partnerystės

Didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių (PV) elementų gamybos konkurencinė aplinka 2025 m. pasižymi greitais technologiniais pažangumais, strateginėmis aljansais ir vis didėjančiu pramonės dalyvių skaičiumi, besirenkančių perėjimą nuo laboratorinio mastelio inovacijų prie komercinio mastelio gamybos. Šios dienos lyderiais tapo kelios įmonės, kurios naudosis savo patentuotomis gamybos technikomis ir sudaro partnerystes, siekdamos pagreitinti rinkos įsiskverbimą ir mastelio didinimą.

Oxford PV, įsikūrusi Didžiojoje Britanijoje ir Vokietijoje, išlieka pirmaujančia perovskito-silikono tandeminių saulės elementų plėtros srityje. Įmonė pasiekė sertifikuotą efektyvumą, viršijantį 28% savo tandeminiams elementams, ir aktyviai didina gamybos pajėgumus Vokietijoje, tikslindama komercinės modulių gamybos tiek namų, tiek komercinių stogų rinkoms. Oxford PV strateginiai bendradarbiavimai su įsitvirtinusiais silikono PV gamintojais ir įrangos tiekėjais yra esminiai, siekiant integruoti perovskito sluoksnius į esamas silikono saulės elementų gamybos linijas, sumažinant sąnaudas ir paskatinus greitą priėmimą (Oxford PV).

Hanwha Q CELLS, didelė pasaulinė PV gamintoja, įsikūrusi Pietų Korėjoje ir Vokietijoje, žymiai investavo į perovskito tyrimus ir plėtrą. Įmonė siekia tiek vidaus inovacijų, tiek išorinių partnerystių, įskaitant bendrus tyrimų projektus su akademinėmis institucijomis ir technologijų tiekėjais, siekdama kurti mastelio didinimo gamybos procesus perovskito-silikono tandeminiams moduliams. Hanwha Q CELLS įkurta gamybos infrastruktūra ir pasaulinis platinimo tinklas pozicionuoja ją kaip pagrindinį žaidėją komercializuojant didelio efektyvumo perovskito PV technologijas (Hanwha Q CELLS).

LONGi Green Energy Technology, didžiausias pasaulio silikono plokštelių gamintojas, taip pat pateko į perovskito PV sritį. LONGi investuoja į R&D, kad išnagrinėtų hibridines perovskito-silikono architektūras, ir paskelbė sobre bandomąsias gamybos linijas, siekdama patvirtinti perovskito pagražintų modulių mastelio didinimo ir ilgaamžiškumo galimybes. Įmonės vertikalioji integracija ir tiekimo grandinės stiprumas suteikia konkurencinį pranašumą sąnaudų kontrolėje ir greitoje diegime (LONGi Green Energy Technology).

Strateginės partnerystės yra svarbus šios srities bruožas 2025 m. Įmonės bendradarbiauja su medžiagų tiekėjais, įrangos gamintojais ir tyrimų institutais, kad spręstų tokias problemas kaip perovskito stabilumas, didelės apimties vienodumas ir aplinkos atitiktis. Pavyzdžiui, partnerystės tarp perovskito startuolių ir įsitvirtinusių stiklo ar kapsuliavimo įmonių pagreitina tvirtų, oro sąlygoms atsparių modulių, tinkamų įvairioms klimatinėms sąlygoms, kūrimą.

Žvelgiant į priekį, konkurenciniai dinamikai turėtų intensyvėti, kai daugiau dalyvių, tokių kaip First Solar ir JinkoSolar, tyrinės perovskito integravimą, ir plečiantis intelektinės nuosavybės portfeliams. Artimiausiais metais greičiausiai matysime padidėjusias sutelktas, licencijavimo sutartis ir bendras įmones, kai įmonės sieks užsitikrinti rinkos dalį sparčiai besivystančiame didelio efektyvumo perovskito PV sektoriuje.

Rinkos dydis ir augimo prognozė (2025–2030): CAGR ir pajamų prognozės

Globali didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių (PV) gamybos rinka yra pasirengusi reikšmingam plėtimui nuo 2025 iki 2030 metų, kurį skatina greiti technologiniai pažangumai, didėjanti investicijų gausa ir skubus poreikis naujos kartos saulės sprendimams. 2025 metais perovskito PV technologija pereina nuo bandomosios gamybos prie ankstyvosios komercinės diegimo, kai keli pramonės lyderiai ir konsorciumai didina gamybos pajėgumus ir tobulina gamybos procesus siekdami didesnio efektyvumo ir stabilumo.

Pagrindiniai dalyviai, tokie kaip Oxford PV, JK-Vokietijos įmonė, jau parodė perovskito-silikono tandeminius elementus su sertifikuotu efektyvumu virš 28%, ir aktyviai plečiasi savo gamybos linijose atsižvelgdama į numatomą paklausą. Saule Technologies, Lenkijoje, komercializuoja lanksčias perovskito modulius pastatų integruotam fotovoltiniam naudojimui (BIPV), tuo tarpu Microquanta Semiconductor, Kinijoje, didina ritininių gamybos pajėgumus didelės apimties moduliams. Šios įmonės, be kitų, yra pasirengusios skatinti rinkos augimą, pereinant nuo demonstracinių projektų prie masinės gamybos.

Pramonės prognozės 2025–2030 m. rodo tvirtą sudedamųjų metinių augimo tempų (CAGR) augimą didelio efektyvumo perovskito PV gamybos sektoriuje, kurio vertinimai paprastai svyruoja nuo 30% iki 40% per metus. Šis spartus augimas yra pažįstamas dėl technologijos galimybių pasiekti didesnį energijos konversijos efektyvumą mažesnėmis gamybos sąnaudomis, palyginti su tradicinėmis silikono PV. Iki 2030 m. metinės pajamos iš perovskito PV gamybos, įskaitant medžiagas, įrangą ir pagamintus modulius, turėtų pasiekti kelis milijardus JAV dolerių, kai kurių pramonės šaltinių manymu, pajamos gali svyruoti nuo 5 milijardų iki 10 milijardų JAV dolerių, priklausomai nuo komercializavimo tempo ir reguliavimo patvirtinimų.

Šios srities perspektyvas daugiau stiprina strateginės partnerystės ir investicijos iš įsitvirtinusių saulės gamintojų. Pavyzdžiui, Hanwha Solutions ir JinkoSolar abu paskelbė R&D iniciatyvas ir bandomąsias linijas perovskito-silikono tandeminiams moduliams, rodančias plačią pramonės pasitikėjimą technologijos mastelio didinimu ir rinkos potencialu. Be to, tokios organizacijos kaip Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija (NREL) remia komercializacijos pastangas, bendradarbiaudamos tyrimuose ir patikimai vertindami efektyvumo rodiklius.

Apibendrinant, didelio efektyvumo perovskito PV gamybos rinka tikimasi eksponentiško augimo nuo 2025 metų, su tvirtu CAGR, sparčiai didėjančiomis pajamomis ir plintančiu pasauliniu gamybos veikimu. Artimiausi penkeri metai bus kritiškai svarbūs, nes pramonė pereis nuo ankstyvojo priėmimo prie plačios rinkos įsiskverbimo, remiamos tiek inovatyvių startuolių, tiek įsitvirtinusių saulės milžinų.

Kainų mažinimas ir mastelio didinimas: gamybos ekonomika ir kliūtys

Stipri važiuojama informacija link kainų efektyvios ir mastelio didinimo gamybos didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių elementų (PV) įgauna pagreitį 2025 metais, kadangi technologija artėja prie komercinio gyvybingumo. Perovskito saulės elementai (PSC) parodė laboratorinį energijos konversijos efektyvumą virš 25%, konkuruodami su tradiciniais silikono PV, tačiau perėjimas nuo laboratorinių prototipų iki masinės gamybos kelia reikšmingų ekonominių ir techninių iššūkių.

Pagrindinis veiksnys kainų mažinime yra perovskito gamybos suderinamumas su žemos temperatūros, sprendimų pagrindu proceso, kuris gali būti pritaikytas didelio pajėgumo ritininių (R2R) gamybai. Tai kontrastuoja su energijos intensyviomis, aukštos temperatūros procesais, reikalingais kristalinio silikono gamybai. Tokios įmonės kaip Oxford PV ir Saule Technologies yra šios srities lyderiai, iš kurių Oxford PV orientuojasi į perovskito-ant-silikono tandeminius elementus, o Saule Technologies kuria lanksčius, spausdinamus perovskito modulius. Abu auga bandomosios linijose ir prieškomercinėje gamyboje, siekdamos demonstruoti kainų pranašumus mastu.

Medžiagų sąnaudos lieka kliūtimi, ypač aukštos kokybės priedams ir kapsuliavimo medžiagoms, reikalingoms užtikrinti ilgalaikį stabilumą. Tačiau plonų aktyvių perovskito sluoksnių (paprastai mažiau nei 1 mikronas) naudojimas reiškia, kad žaliavų vartojimas savaime yra mažas, siūlydamas kelią mažinant sąnaudas, kaip tiekimo grandinės sunoksta. First Solar, nors pirmiausia fokusuojasi į kadmio tellurido (CdTe) gamybą, stebi perovskito vystymąsi ir pabrėžia tiekimo grandinės integracijos ir perdirbimo svarbą gaminant efektyvias plonąsias plėveles.

Mastelio didinimą taip pat iššūkių teikia poreikis unifikuotam didelės apimties padengimui ir defektų kontrolei. Tokios technikos kaip slot-die padengimas, blade padengimas ir rašalinio spausdinimo optimizuojamos perovskito sluoksniais, kurį tiekimo gamintojai ir moksliniai konsorciumai bendradarbiauja, kad pritaikytų esamą plonųjų plėvelių PV infrastruktūrą. Meyer Burger Technology AG, didelis PV įrangos gamintojas, aktyviai kuria gamybos įrankius naujos kartos saulės technologijoms, įskaitant perovskitus, kad palengvintų pramonės masto diegimą.

Žvelgiant į ateitį, artimiausiais metais bus padidinta investicijų į bandomąsias gamybos linijas, siekiant pasiekti modulinių sąnaudų, mažesnių už 0,20 JAV dolerių / vatą — potencialiai sumenkindama silikono PV, jei stabilumo ir išeigos tikslai bus pasiekti. Pramonės kelio planai numato, kad iki 2027 m. perovskito PV galėtų pasiekti gigavato gamybos apimtis, jeigu bus įrodytas patikimumas ir bankininkystė. Šios srities pažanga priklauso nuo nuolatinio bendradarbiavimo tarp medžiagų tiekėjų, įrangos gamintojų ir saulės elementų/modulių gamintojų, siekiant įveikti likusias ekonomines ir technines kliūtis.

Veikimas, patikimumas ir sertifikavimas: atitikimas pramonės standartams

Greitas didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių (PV) elementų gamybos pažanga skatina naują erą saulės technologijose, kuriai labai svarbu atitikti veikimo, patikimumo ir sertifikavimo standartus, siekiant atitikti griežtus pramonės standartus. 2025 metais perovskito saulės elementai (PSC) pasiekia sertifikuotą energijos konversijos efektyvumą (PCE), viršijantį 25%, kuris konkurencinga ir kai kuriais atvejais viršija tradicinės silikono modulių našumą. Šis progresas paremtas medžiagų inžinerijos, metodu sistemų ir tandeminių elementų architektūros inovacijomis.

Pagrindiniai pramonės dalyviai aktyviai siekia komercializuoti perovskito PV. Oxford PV, JK-Vokietijos įmonė, buvo priekyje, pranešdama apie sertifikuotą tandemų elementų efektyvumą virš 28% ir tikslindama didmeninę gamybą savo Brandenburgo įmonėje. Įmonė glaudžiai bendradarbiauja su įsitvirtinusiais modulių gamintojais, kad užtikrintų, jog jų perovskito-ant-silikono tandeminė technologija atmeetų Tarptautinės elektrotechnikos komisijos (IEC) standartus veikimui ir patvarumui. Panašiai Meyer Burger Technology AG, Šveicarijos gamintojas, investuoja į perovskito-silikono tandeminius modulius, pasitelkdama savo tikslumo įrenginių ir kokybės kontrolės patirtį sprendžiant patikimumo ir mastelio didinimo problemas.

Patikimumas išlieka svarbia perovskito PV problema, nes technologija turi pademonstruoti ilgalaikį funkcinį stabilumą realiomis sąlygomis. Šiuo tikslu įmonės modulius pateikia griežtoms paspartintoms senėjimo testams, įskaitant drėgmės sukėlimą, temperatūros ciklus ir UV poveikį, kaip numatyta IEC 61215 ir IEC 61730 standartų. Heliatek GmbH, Vokietijos pionierius organinių ir hibridinių fotovoltinių sistemų srityje, taip pat tyrinėja perovskito integraciją ir pabrėžia trečiųjų šalių sertifikavimo svarbą, norint patvirtinti produktų reikalavimus ir palengvinti patekimą į rinką.

Sertifikavimo įstaigos ir pramonės konsorciumai vykdo svarbų vaidmenį įsteigdami standartizuotus testavimo protokolus perovskito PV. Tarptautinė elektrotechnikos komisija (IEC) ir Tarptautinė energetikos agentūra (IEA) aktyviai atnaujina gaires, siekdamos apimti unikalias perovskito medžiagų savybes, užtikrinant, kad nauji produktai būtų patikimai palyginami su įsitvirtinusiais silikono moduliais. Šis suderinimas yra būtinas bankininkystei ir masiniu gamybai.

Žvelgiant į ateitį, artimiausiais metais bus intensyviau siekiama sumažinti tarp laboratorinių laimėjimų ir komercinio patikimumo skirtumus. Pramonės lyderiai prognozuoja, kad iki 2027 m. perovskito PV moduliai nuolat pasieks 30 metų eksploatacijos laikus ir užsitikrins plačiai paplitusią sertifikaciją, atverianti kelią jų integravimui į pagrindinius saulės rinkas ir visuomeninius projektus.

Integracija su silikonu ir tandeminių elementų hibridiniais metodais

Perovskito medžiagų integracija su silikonu, kuriant tandeminius saulės elementus, yra pagrindinė strategija, skirta pranokti įprastinių vienos jungties silikono fotovoltinių elementų efektyvumo ribas. Iki 2025 m. ši hibridinė prieiga greitai pažanges nuo laboratorinių demonstracijų iki bandomosios gamybos, varoma didesnio energijos konversijos efektyvumo (PCE) ir kainų efektyvių saulės energijos sprendimų poreikio.

Paskutiniais metais buvo pasiekta rekordinio efektyvumo tandeminių elementų, kai kelios tyrimų grupės ir įmonės pranešė apie sertifikuotą PCE virš 30%. Pavyzdžiui, Oxford PV, perovskito-ant-silikono tandeminių technologijų pionierius, 2023 m. pranešė apie sertifikuotą 28,6% efektyvumą savo komercinio dydžio elementams ir toliau siekia modulio lygio efektyvumo, viršijančio 30%, kai didins gamybą savo Brandenburgo įmonėje Vokietijoje. Įmonės kelias apima didėjimą iki gigawattinės gamybos per artimiausius kelerius metus, siekiant tiekimo tandeminių elementų į įsitvirtinusius silikono modulių gamintojus.

Panašiai Meyer Burger Technology AG, Šveicarijos fotovoltinių įrangos gamintojas, įsteigė partnerystes, kad sukurtų ir komercializuotų perovskito-silikono tandeminius modulius. Jų dėmesys yra sutelktas į tai, kad išnaudoti jau egzistuojančias heterojunkcinių silikono elementų linijas integruoti perovskito viršutinį sluoksnį, o bandomosios gamybos linijos, tikimasi, bus veikiamos iki 2025 metų. Meyer Burger požiūris akcentuoja suderinamumą su esama silikono gamybos infrastruktūra, o tai yra labai svarbu greitam pramonės priėmimui.

Medžiagų ir įrangos pusėje įmonės, tokios kaip DuPont, tiekia pažangius kapsuliavimo ir barjerų plėveles, pritaikytas unikaliems perovskito-silikono tandemų reikalavimams, sprendžiant stabilumo ir ilgaamžiškumo susijusias problemas. Tuo tarpu First Solar, nors pirmiausiai orientuojasi į plonąją kadmio tellurido (CdTe) technologiją, aktyviai stebi tandeminių perovskito vystymąsi ir parodė atvirumą hibridinėms prieigoms, jei jos pasirodys komerciškai patrauklios.

Pramonės organizacijos, tokios kaip Saulės energijos pramonės asociacija (SEIA) ir Tarptautinė energetikos agentūra (IEA), prognozuoja, kad tandeminės ir hibridinės ląstelių architektūros pradės patekti į pagrindines rinkas iki 2020-ųjų pabaigos, sąlygų tęsiasi nuolatinis pažanga mastelio didinimo, patikimumo ir kainų mažinimo. Artimiausi kelerius metus tikimasi didelės bendradarbiavimo tarp perovskito naujovių kūrėjų ir esamų silikono gamintojų, bandomieji projektai ir demonstracinės gamyklos yra esminės etapai platinant masinį vartojimą.

Apibendrinant, perovskito ir silikono integracija tandeminėse architektūrose turi potencialą pertvarkyti fotovoltinių efektyvumo standartus. Didieji dalyviai investuoja į mastelio didinimą ir tiekimo grandinių plėtrą, didelių efektyvumo hibridinių saulės modulių perspektyvos tampa vis palankesnės, kai pramonė juda per 2025 metus ir vėliau.

Tvarumas ir poveikis aplinkai: gyvenimo ciklo vertinimas

Didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių (PV) elementų gamybos tvarumo ir aplinkos poveikis yra centriniai klausimai, artėjant technologijai prie komercinės brandos iki 2025 metų ir vėliau. Gyvenimo ciklo vertinimo (LCA) studijos vis labiau rengiamos, siekiant įvertinti visą perovskito saulės elementų (PSC) aplinkos pėdsaką, nuo žaliavų gavimo iki gamybos, eksploatacijos ir galutinių naudojimo sprendimų.

Pagrindinis perovskito PV pranašumas yra galimybė mažai energijai, tirpimo pagrindu vykdomam apdorojimui, palyginti su tradicine silikono PV gamybos, kuris gali labai sumažinti energijos kiekius. Tokios įmonės kaip Oxford PV ir Saule Technologies kuruoja mastelio didinimo gamybos metodus, įskaitant ritininių spausdinimą ir tandeminių ląstelių integraciją, kad dar sumažintų energetinį suvartojimą ir medžiagų švaistymą. Šios prieigos turėtų sumažinti perovskito modulių anglies pėdsaką, kai kurie LCA modeliai prognozuoja šiltnamio efektą sukeliančių dujų išmetimą, siekiant 20–50 g CO₂-ekv/kWh – gerokai mažesnį nei tradicijausių silikono modulių rodikliai.

Medžiagų toksiškumas, ypač švino naudojimas efektyviausiose perovskito formulėse, išlieka reikšmingu aplinkos iššūkiu. Pramonės lyderiai aktyviai kuria kapsuliavimo strategijas ir perdirbimo protokolus, siekdami sumažinti galimų švino nuotėkį eksploatacijos ir gamybos metu. Oxford PV ir Saule Technologies jau paskelbė apie tyrimus dėl švino sulaikymo sluoksnių ir uždaros grandinės perdirbimo sistemų, siekdamos užtikrinti atitiktį besikeičiančioms aplinkos normoms ES ir kitose rinkose.

Išteklių efektyvumas yra kita akcentų sritis. Perovskito PV reikia tik plonų aktyvių medžiagų sluoksnių, o tai mažina žaliavų poreikį, palyginti su silikono technologijomis. Be to, gausių elementų naudojimas ir potencialas lanksčioms, lengvoms substratams gali dar sumažinti transportavimo išmetimus ir leisti novatoriškesnes programas, tokias kaip integruoti pastatų fotovoltiniai (BIPV). Tokios įmonės kaip Saule Technologies jau bando BIPV produktus, kurie galėtų paspartinti tvarios saulės sprendimų priėmimą miestų aplinkoje.

Žvelgiant į ateitį, artimiausiais metais tikimasi didesnio bendradarbiavimo tarp gamintojų, perdirbėjų ir reguliavimo institucijų, siekiant sukurti standartizuotas LCA metodikas ir tvirtas galutinio naudojimo valdymo sistemas. Pramonės konsorciumai ir organizacijos, tokios kaip Tarptautinė energetikos agentūra, tikimasi, kad vaidins svarbų vaidmenį harmonizuojant tvarumo rodiklius, remdamos atsakingą perovskito PV technologijų plėtrą. Plečiant komercinę diegimą, skaidrus ataskaitų teikimas ir nuolatiniai gyvenimo ciklo tvarumo gerinimo veiksmai bus būtini siekiant užsitikrinti didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių elementų aplinkos patikimumą.

Ateities perspektyvos: komercializacijos kelrodės ir kylantys taikymai

Didelio efektyvumo perovskito fotovoltinių (PV) elementų gamybos komercializacijos kelrodės sparčiai keičiasi, kai technologija pereina nuo laboratorinių laimėjimų prie pramoninės veiklos. 2025 m. kelios pramonės lyderiai ir konsorciumai aktyviai didina perovskito PV gamybą, orientuodami dėmesį tiek į atskirus modulius, tiek ir tandemines konfigūras su silikonu. Dėmesys yra sutelktas į didesnio energijos konversijos efektyvumo (PCE) pasiekimus, ilgalaikį stabilumą ir kainų efektyvias bei mastelio didinimo gamybos procedūras.

Pagrindiniai žaidėjai, tokie kaip Oxford PV ir Meyer Burger Technology AG, yra šio perėjimo priekį. Oxford PV paskelbė planus comercializuoti perovskito-ant-silikono tandeminius saulės elementus, su bandomosiomis gamybos linijomis Vokietijoje, orientuojamos į modulių efektyvumą, viršijantį 25%. Jų kelias numato didinimą iki gigawattinės gamybos per artimiausius kelerius metus, išnaudojant įsitvirtinusią silikono PV infrastruktūrą, kad paspartintų rinkos įsiskverbimą. Meyer Burger Technology AG, Šveicarijos gamintojas, žinomas dėl pažangios PV įrangos, bendradarbiauja su perovskito novatoriais, kad integruotų didelio didinimo padengimo ir kapsuliavimo technologijas, sprendžiant didelės apimties vienodumo ir aplinkos stabilumo problemas.

Asijoje, TCL ir Hanwha Solutions investuoja į perovskito mokslinius tyrimus ir bandomąsias linijas, orientuodamos dėmesį į ritininių procesų ir lanksčių substratų kūrimą. Tikimasi, kad šios priemonės leis lengvus, pusiau skaidrius ir integruotus pastatų fotovoltinius (BIPV) produktus, plečiant paraiškų apimtį už tradicinių stogo ir visuomeninių projektų. Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija (NREL) JAV toliau remia pramonės partnerystes ir technologijų validavimą, teikdama nepriklausomus efektyvumo ir patikimumo vertinimus, kurie yra esminiai bankininkystei.

Žvelgiant į ateitį, artimiausiais metais greičiausiai matysime pirmuosius komercinius perovskito-silikono tandeminių modulių diegimus aukščiausios klasės rinkose, tokiuose kaip namų ir komerciniai stogai, kur didžiausias efektyvumas ir estetinė integracija yra svarbūs. Tuo pačiu metu kylantys taikymai, įskaitant nešiojamą energiją, agrivoltaiką ir transporto priemonių integruotus fotovoltinius sprendimus, yra tyrinėjami tokių įmonių kaip Helia (anksčiau Heliatek), kurios specializuojasi organinėse ir hibridinėse plonųjų plėvelių sprendimuose. Pramonės perspektyvos remiasi nuolatiniu kapsuliavimo, švino valdymo ir paspartintų senėjimo protokolų tobulinimu, kurie turėtų spręsti likusius rūpesčius dėl patvarumo ir poveikio aplinkai.

Iki 2027–2028 metų pramonės analitikai prognozuoja, kad perovskito PV moduliai galėtų pasiekti komercines eksploatacijos laikus, viršijančius 20 metų ir kainų paritetą su įsitvirtinusiomis silikono technologijomis, jei bus įgyvendinti mastelio didinimo iššūkiai ir gauti reguliavimo patvirtinimai. Šios srities trajektorija bus apibrėžta nuolatiniu bendradarbiavimu tarp medžiagų tiekėjų, įrangos gamintojų ir galutinių vartotojų bei palaikančių politikos sistemų ir sertifikavimo standartų iš Tarptautinės elektrotechnikos komisijos (IEC).

Šaltiniai ir nuorodos

• Oxford PV
• Meyer Burger Technology AG
• First Solar
• Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija
• Hanwha Q CELLS
• LONGi Green Energy Technology
• JinkoSolar
• Saule Technologies
• Microquanta Semiconductor
• Heliatek GmbH
• DuPont
• Tarptautinė energetikos agentūra (IEA)