Visoko učinkovita proizvodnja perovskitnih fotovoltaičnih celic v letu 2025: Pionirski korak v naslednjo generacijo sončne energije. Odkrijte, kako napreden proces proizvodnje pospešuje rast trga in spreminja obnovljive vire energije.

• Izvršni povzetek: Tržno okolje 2025 in ključni dejavniki
• Pregled tehnologije: Osnove perovskitnih fotovoltaičnih celic in mejniki učinkovitosti
• Inovacije v proizvodnji: Najnaprednejše metode in materiali
• Konkurenčna analiza: Vodilna podjetja in strateška partnerstva
• Velikost trga in napoved rasti (2025–2030): CAGR in napovedi prihodkov
• Zmanjšanje stroškov in razširljivost: Ekonomika proizvodnje in ovire
• Učinkovitost, zanesljivost in certifikacija: Izpolnjevanje industrijskih standardov
• Integracija s silikonom in tandemskimi celicami: Hibridni pristopi
• Trajnost in okoljski vpliv: Ocena življenjskega cikla
• Prihodnji razgledi: Roadmap za komercializacijo in nove aplikacije
• Viri in reference

Izvršni povzetek: Tržno okolje 2025 in ključni dejavniki

Globalno okolje za proizvodnjo visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih (PV) celic v letu 2025 odlikujejo hitri tehnološki napredek, povečana proizvodnja v pilotnih obratih in skok strateških partnerstev med raziskovalnimi institucijami in vodilnimi podjetji v industriji. Perovskitne sončne celice (PSC) so se pojavile kot transformativna tehnologija, ki ponuja potencial za višje učinkovitosti pretvorbe moči, nižje proizvodne stroške in raznovrstne oblikovne formate v primerjavi s tradicionalnimi fotovoltaičnimi celicami na osnovi silicija. V letu 2025 trg doživlja prehod iz laboratorijskih inovacij v razširljive, komercialno zanimive proizvodne procese.

Ključni dejavniki, ki oblikujejo trg leta 2025, vključujejo uspešno demonstracijo tandemskih celic perovskit-silikon z učinkovitostmi, ki presegajo 30%, kot poročajo številni igralci v industriji. Podjetja, kot je Oxford PV—spin-off Univerze v Oxfordu—so napovedala začetek pilotnih proizvodnih linij v Evropi, ki si prizadeva dostaviti komercialne module z rekordnimi učinkovitostmi. Meyer Burger Technology AG, švicarski proizvajalec fotovoltaičnih celic, je prav tako investiral v tehnologijo perovskitnih tandemskih celic, izkorišča svoje znanje na področju natančne opreme za razširljivo proizvodnjo. Ti razvojni dosežki so podprti z močnimi sodelovanji z raziskovalnimi inštituti in inovacijskimi programi, ki jih podpira vlada, predvsem v Evropski uniji in Aziji.

Leto 2025 poganja tudi prihod established dobaviteljev materialov in proizvajalcev opreme. Greatcell Solar (prej Dyesol), avstralski pionir na področju perovskitnih materialov, še naprej dobavlja napredne črnila in precursore za procese oblaganja velike površine. Hkrati je First Solar, globalni vodja na področju tankoplastnih PV, nakazal zanimanje za hibridne perovskitne tehnologije ter raziskuje integracijo z obstoječimi platformami kadmijevega telurida (CdTe). Ti premiki odražajo širši trend v industriji proti hibridnim in tandem arhitekturam, ki obljubljajo odklepanje novih mejnikov uspešnosti in reševanje omejitev celic z enim spojem.

Glede na prihodnost je napoved za proizvodnjo visoko učinkovitih perovskitnih PV celic optimistična, pri čemer se pričakuje pospešena komercializacija do leta 2026–2027. Ključni izzivi ostajajo, vključno z dolgoročno stabilnostjo, okoljsko vzdržljivostjo in razširitvijo brezhibnih modulov velike površine. Vendar pa se pričakuje, da bodo naložbe v napredno kapsuliranje, postopke roll-to-roll in avtomatizacijo omejile te ovire. Kot rezultat, so perovskitne PV celice pripravljene igrati ključno vlogo v globalnem prehodu na obnovljive vire energije, ponujajoč pot do stroškovno učinkovitih, visokoučinkovitih sončnih rešitev za komunalne, komercialne in nove aplikacije, vgrajene v stavbe.

Pregled tehnologije: Osnove perovskitnih fotovoltaičnih celic in mejniki učinkovitosti

Perovskitne fotovoltaične celice so se hitro pojavile kot transformativna tehnologija v sektorju sončne energije, predvsem zaradi svojih izjemnih učinkovitev pri pretvorbi moči (PCE) in potenciala za nizkostroškovno, razširljivo proizvodnjo. Temeljna struktura perovskitnih sončnih celic (PSC) temelji na vrsti materialov s kristalno strukturo ABX₃, kjer sta ‘A’ in ‘B’ kationi, ‘X’ pa je anion, običajno halid. Ta edinstvena struktura omogoča močno absorpcijo svetlobe, dolge dolžine širjenja nosilcev in prilagodljive energijske vrzeli, kar je vse ključno za visoko učinkovitost pretvorbe sončne energije.

Do leta 2025 so laboratorijsko pripravljene perovskitne sončne celice doseglecertificirane učinkovitosti, ki presegajo 26%, kar se primerja in celo presega tradicionalne silicijeve fotovoltaične celice. Ti mejniki so jih potrdile organizacije, kot je Nacionalni laboratorij za obnovljive vire energije (NREL), ki vodi avtoritativno tabelo svetovnih rekordov učinkovitosti sončnih celic. Hiter napredek v učinkovitosti je mogoče pripisati napredku v sestavi materialov, inženiringu delovnih mest in arhitekturi naprav, vključno s tandemskimi konfiguracijami, ki zlagajo plasti perovskita na silicij ali druge materiale za zajem širšega spektra sončne svetlobe.

Ključni akterji v industriji zdaj prevajajo te laboratorijske dosežke v razširljive proizvodne procese. Podjetja, kot je Oxford PV, so v ospredju, osredotočena na perovskit-silikonske tandem celice. Oxford PV, spin-off Univerze v Oxfordu, poroča o pilotnih proizvodnih linijah, ki lahko izdelujejo module z učinkovitostjo nad 25%, in cilja na komercialno uvedbo v bližnji prihodnosti. Podobno je Meyer Burger Technology AG, švicarski proizvajalec fotovoltaičnih celic, napovedal načrte za integracijo perovskitne tehnologije v svoj načrt izdelkov, izkorišča svoje znanje na področju natančne proizvodnje sončnih celic.

Proizvodnja visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih celic vključuje več ključnih korakov: obdelava raztopin ali paro nanos perovskitnih plasti, pasivacija vmesnikov za zmanjšanje izgub zaradi rekombinacije in kapsuliranje za povečanje stabilnosti. Nedavne inovacije vključujejo uporabo dodatnega inženiringa, prilagajanje sestave (kot so mešani kationi in mešani halidi perovskitov) ter napredne tehnike oblaganja, kot so slot-die in blade coating za velike, enakomerne filme. Te metode se optimizirajo za proizvodnjo roll-to-roll, kar obljublja znatno zmanjšanje proizvodnih stroškov in omogoča izdelavo fleksibilnih, lahkih sončnih modulov.

Glede na naprej je napoved za proizvodnjo visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih celic zelo obetavna. Industrijski načrti predvidevajo komercialne module z učinkovitostmi nad 25% in operativnimi življenjskimi cikli, ki presegajo 20 let v naslednjih nekaj letih. Takojšnje sodelovanie med raziskovalnimi institucijami in proizvajalci, kot so tisti, ki jih podpirajo NREL in vodilne družbe, naj bi pospešilo prehod iz laboratorijskih dosežkov v široko tržno sprejemanje, kar postavlja perovskitne fotovoltaične celice kot ključni dejavnik v globalnem prehodu k obnovljivim virom energije.

Inovacije v proizvodnji: Najnaprednejše metode in materiali

Okolje visoko učinkovite proizvodnje perovskitnih fotovoltaičnih (PV) celic se do leta 2025 hitro razvija, saj sta združitev napredne inženiringa materialov, razširljivih nanosnih tehnik in robustnih kapsulacijskih strategij. Sektor doživlja prehod iz laboratorijskih demonstracij v pilotne in prekomercialne proizvodnje, pri čemer vodilni igralci in konzorciji vodijo to prehodno obdobje.

Ključna inovacija je sprejemanje razširljivih metod nanosov, kot so slot-die coating, blade coating in inkjet printing, ki omogočajo enotne, velike perovskitne filme z minimalnim odpadom materiala. Te tehnike se izboljšujejo, da se zagotovi združljivost z razširljivim procesom proizvodnje roll-to-roll, kar je kritičen korak za stroškovno učinkovito množično proizvodnjo. Na primer, Oxford PV, pionir v perovskit-silikon tehnologiji tandema, je poročal o pomembnem napredku pri integraciji perovskitnih plasti na silicijeve wafere z uporabo razširljivih procesov, dosegajoč certificirane učinkovitosti pretvorbe moči (PCE) nad 28% na celicah komercialnih dimenzij. Njihova pilotna linija v Nemčiji naj bi v prihodnjih letih povečala proizvodno kapaciteto za market segmenta tako streh kot komunalnih mrež.

Inovacije v materialih ostajajo osrednjega pomena za izboljšanje učinkov in stabilnosti. Razvoj mešanih kationski in mešani halidni perovskitnih sestavkov je privedel do izboljšane toplotne in vlažne stabilnosti, kar obravnava enega od glavnih ovir za komercializacijo. Podjetja, kot so First Solar in Hanwha Solutions, aktivno raziskujejo integracijo perovskitov, izkorišča svoje znanje na področju tankoplastnih in silicijevih PV, da bi pospešila sprejemanje tandemskih arhitektur. Te prizadevanja dopolnjujejo napredki v plasteh za transport naboja in inženiringu vmesnika, ki zmanjšujejo izgube zaradi rekombinacije in povečujejo dolžino življenja naprav.

Tehnologije kapsulacije in ovire se prav tako razvijajo, pri čemer se razvijajo večplastne prevleke in fleksibilni substrati za zaščito perovskitnih modulov pred okoljskim poslabšanjem. Meyer Burger Technology AG, znana po svojih visokoučinkovitih heterojunction silicijevih modulih, investira v raziskovalno delo na področju perovskitov in je napovedala načrte za integracijo perovskit-silikonskih tandemskih celic v svoje načrte izdelkov, pri čemer poudarja robustno kapsulacijo za trajno zunanjo vzdržljivost.

Glede na naprej se v naslednjih nekaj letih pričakujejo nadaljnja izboljšanja v učinkovitosti modulov, stabilnosti in izdelavi. Industrijska sodelovanja, kot so tista, ki jih usklajujejo Nacionalni laboratorij za obnovljive vire energije in evropski raziskovalni zavezništva, pospešujejo pot proti komercializaciji. Ko se pilotne linije povečujejo in dobavne verige k mainstreamu, so perovskitne PV celice pripravljene postati splošno sprejeta tehnologija, z obljubo, da prekoračitev 30% učinkovitosti modula in dosežejo konkurenčno raven stroškov električne energije (LCOE) do poznih 2020-ih.

Konkurenčna analiza: Vodilna podjetja in strateška partnerstva

Konkurenčno okolje za proizvodnjo visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih (PV) celic v letu 2025 odlikujejo hitri tehnološki napredki, strateška zavezništva in vse večje število akterjev v industriji, ki prehajajo iz inovacij na ravni laboratorija v komercialno proizvodnjo. Številna podjetja so se pojavila kot vodilna, izkorišča avtorske postopke proizvodnje in oblikuje partnerstva za pospeševanje vstopa na trg in obsega.

Oxford PV, s sedežem v Združenem kraljestvu in Nemčiji, ostaja vodilna v razvoju perovskit-silikon tandemskih sončnih celic. Podjetje je doseglo certificirane učinkovitosti, ki presegajo 28% za svoje tandem celice in aktivno povečuje svojo proizvodno kapaciteto v Nemčiji, s ciljem komercialne proizvodnje za stanovanjske in komercialne strešne trge. Strateška sodelovanja podjetja Oxford PV z uveljavljenimi proizvajalci silicijevih PV in dobavitelji opreme so ključna za prizadevanja za integracijo perovskitnih plasti v obstoječe proizvodne linije silicijevih celic ter zmanjšanje stroškov in olajšanje hitre sprejemanja (Oxford PV).

Hanwha Q CELLS, pomemben globalni proizvajalec PV s sedežem v Južni Koreji in Nemčiji, je znatno investiral v raziskave in razvoj perovskitov. Podjetje se osredotoča na inovacije na domačem področju in zunanja partnerstva, vključno s skupnimi raziskovalnimi projekti z akademskimi institucijami in ponudniki tehnologij za razvoj razširljivih postopkov proizvodnje za perovskit-silikonske tandem module. Uveljavljena proizvodna infrastruktura Hanwha Q CELLS in globalna distribucijska mreža ga postavljata kot ključnega igralca v komercializaciji visoko učinkovitih perovskitnih PV tehnologij (Hanwha Q CELLS).

LONGi Green Energy Technology, največji proizvajalec silicijevih waferjev na svetu, je prav tako vstopil na trg perovskitnih PV. LONGi investira v R&D, da razišče hibridne perovskit-silikonske arhitekture, in je napovedal pilotne proizvodne linije, katerih cilj je potrditi razširljivost in trajnost modulov z izboljšanjem perovskita. Vertikalna integracija podjetja in moč dobavne verige nudita konkurenčno prednost pri nadzoru stroškov in hitrem uvajanju (LONGi Green Energy Technology).

Strateška partnerstva so značilna za ta sektor leta 2025. Podjetja sodelujejo z dobavitelji materialov, proizvajalci opreme in raziskovalnimi inštituti, da bi odgovorili na izzive, kot so stabilnost perovskitov, enotna obloga na velikih površinah in skladnost z okoljem. Na primer, partnerstva med start-upi na področju perovskitov in uveljavljenimi podjetji za steklo ali kapsulacijo pospešujejo razvoj robustnih, vremensko odpornih modulov, primernih za različne podnebne razmere.

Glede na naprej se pričakuje, da se bo konkurenca še povečala, ko bodo še več igralcev—kot so First Solar in JinkoSolar—raziskovali integracijo perovskitov, in ko se bodo portfelji intelektualne lastnine širili. Naslednjih nekaj let bo verjetno prineslo večje združitve, licenčne pogodbe in skupna podjetja, ko podjetja iščejo način za pridobitev tržnega deleža v hitro razvijajočem se sektorju visoko učinkovitih perovskitnih PV.

Velikost trga in napoved rasti (2025–2030): CAGR in napovedi prihodkov

Globalni trg za proizvodnjo visoko učinkovite perovskitne fotovoltaične (PV) celic je pripravljen na pomembno širitev med letoma 2025 in 2030, čemur botrujejo hitri tehnološki napredki, povečevanje naložb in nujna potreba po rešitvah sončne energije naslednje generacije. Do leta 2025 tehnologija perovskitnih PV prehaja iz pilotne proizvodnje na zgodnjo komercialno uvajanje, pri čemer več vodilnih podjetij in konzorcijev povečuje proizvodne kapacitete in izboljšuje postopke proizvodnje za višje učinkovitosti in stabilnosti.

Ključni igralci, kot je Oxford PV, britansko-nemško podjetje, že dokazuje perovskit-silikonske tandem celice z certificiranimi učinkovitostmi, ki presegajo 28%, in aktivno širijo svoje proizvodne linije, da bi odgovarjali na pričakovano povpraševanje. Saule Technologies na Poljskem komercializira fleksibilne perovskitne module za fotovoltaične sisteme, integrirane v stavbe (BIPV), medtem ko Microquanta Semiconductor na Kitajskem povečuje proizvodnjo roll-to-roll za module velike površine. Ta podjetja, med drugim, naj bi sprožila rast trga, ko prehajajo iz demonstracijskih projektov v masovno proizvodnjo.

Napovedi za obdobje 2025–2030 kažejo na močno letno obrestno mero (CAGR) za sektor proizvodnje visoko učinkovitih perovskitnih PV, pri čemer ocene običajno segajo od 30% do 40% letno. Ta hiter rast temelji na potencialu tehnologije, da zagotovi višje učinkovitosti pretvorbe moči pri nižjih proizvodnih stroških v primerjavi s tradicionalnimi silicijevimi PV. Do leta 2030 so napovedane letne prihodke trga za perovskitno proizvodnjo PV—vključno z materiali, opremo in končnimi moduli—pričakovane prek milijarde ameriških dolarjev, z nekaterimi industrijskimi viri pa pričakujejo prihodke v razponu od 5 do 10 milijard dolarjev, odvisno od tempa komercializacije in odobritve regulative.

Napoved za sektor je dodatno okrepljena s strateškimi partnerstvi in naložbami uveljavljenih proizvajalcev sončne energije. Na primer, Hanwha Solutions in JinkoSolar sta napovedala pobude R&D in pilotne linije za perovskitno-silikonske tandem module, kar kaže na zaupanje industrije v razširljivost in tržni potencial tehnologije. Poleg tega organizacije, kot je Nacionalni laboratorij za obnovljive vire energije (NREL), podpirajo prizadevanja za komercializacijo z združenim raziskovanjem in potrjevanjem meril uspešnosti.

Na kratko, trg za proizvodnjo visoko učinkovitih perovskitnih PV celic naj bi doživel eksponentno rast od leta 2025 naprej, z močnim CAGR, hitro naraščajočimi prihodki in širjenjem globalne proizvodne prisotnosti. Naslednjih pet let bo ključno, saj se industrija premakne iz zgodnjega sprejema k širši penetraciji na trg, kar podpira tako inovativni start-upi kot tudi uveljavljeni sončni velikani.

Zmanjšanje stroškov in razširljivost: Ekonomika proizvodnje in ovire

Prizadevanja za stroškovno učinkovitost in razširljivo proizvodnjo visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih celic (PV) se leta 2025 intenzivirajo, saj se tehnologija približuje komercialni izvedljivosti. Perovskitne sončne celice (PSC) so prikazale laboratorijske učinkovitosti pretvorbe moči, ki presegajo 25%, kar se primerja s tradicionalnimi silicijevimi PV, vendar prehod iz laboratorijskih prototipov v množično proizvodnjo prinaša pomembne ekonomske in tehnične izzive.

Glavni dejavnik zmanjšanja stroškov je združljivost proizvodnje perovskita z metodami obdelave pri nizkih temperaturah, ki jih je mogoče prilagoditi visoko-protočnemu roll-to-roll (R2R) procesu proizvodnje. To se razlikuje od energijsko intenzivnih, visokotemperaturnih procesov, potrebnih za kristalinični silikon. Podjetja, kot sta Oxford PV in Saule Technologies, so na čelu, pri čemer se Oxford PV osredotoča na perovskit-silikonske tandem celice in Saule Technologies pionirja fleksibilne, tiskane perovskitne module. Obe podjetji povečujeta pilotne linije in pred-komercialno proizvodnjo, pri čemer si prizadevata za dokazovanje stroškovnih prednosti v velikem obsegu.

Stroški materialov ostajajo ovira, predvsem za visoko čiste prekurzorje in material za kapsulacije, potrebni za zagotavljanje dolgoročne stabilnosti. Vendar pa tanke aktivne plasti perovskitnih celic (običajno manj kot 1 mikron) pomenijo, da je uporaba surovin inherentno nizka in ponuja pot do nižjih stroškov, ko se dobavne verige razvijajo. First Solar, čeprav prednostno proizvajalec kadmijevega telurida (CdTe), spremlja razvoj perovskita in izpostavlja pomen integracije dobavne verige in recikliranja v stroškovno učinkoviti proizvodnji tankoplastnih PV.

Razširljivost je prav tako izzvana zaradi potrebe po enotni oblogi na velikih površinah in nadzoru napak. Tehnike, kot so slot-die coating, blade coating in inkjet printing se optimizirajo za perovskitne plasti, pri čemer dobavitelji opreme in raziskovalni konzorciji sodelujejo pri prilagajanju obstoječe infrastrukture tankoplastnih PV. Meyer Burger Technology AG, pomembna proizvajalka opreme PV, aktivno razvija proizvodno orodje za naslednje generacije sončnih tehnologij, vključno s perovskiti, da bi olajšala industrijsko širitev.

Glede na prihodnost se v naslednjih nekaj letih pričakuje povečanje naložb v pilotne proizvodne linije, z namenom doseči stroške modulov pod 0,20 USD/Watt—potencialno podcenjujoč silicijev PV, če se dosežejo cilji stabilnosti in donosa. Industrijski načrti napovedujejo, da bi lahko do leta 2027 perovskitni PV dosegel proizvodnjo v gigavatih, pod pogojem, da se dokažejo zanesljivost in bankabilnost. Napredek v sektorju bo odvisen od nadaljnjega sodelovanja med dobavitelji materialov, proizvajalci opreme in proizvajalci celic/modulov za odpravo preostalih ekonomskih in tehničnih ovir.

Učinkovitost, zanesljivost in certifikacija: Izpolnjevanje industrijskih standardov

Hitri napredek na področju proizvodnje visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih (PV) celic ustvarja novo dobo v sončni tehnologiji, s poudarkom na učinkovitosti, zanesljivosti in certifikaciji za izpolnjevanje zahtevnih industrijskih standardov. Do leta 2025 dosegajo perovskitne sončne celice (PSC) certificirane učinkovitosti pretvorbe moči (PCE), ki presegajo 25%, konkurirajoč in v nekaterih primerih presegajoč tradicionalne silikonske module. Ta napredek temelji na inovacijah v inženirstvu materialov, razširljivih tehnikah obdelave in arhitekturah tandemskih celic.

Ključni akterji v industriji aktivno zasledujejo komercializacijo perovskitnih PV celic. Oxford PV, britansko-nemško podjetje, je na čelu, poročajoč o certificiranih učinkoviteh tandemskih celicah nad 28% in ciljanju na množično proizvodnjo v svojem obratu v Brandenburg. Podjetje tesno sodeluje z uveljavljenimi proizvajalci modulov, da zagotovi, da njegova perovskit-silikonska tandem tehnologija izpolnjuje standarde Mednarodne elektrotehnične komisije (IEC) za učinkovitost in trajnost. Podobno, Meyer Burger Technology AG, švicarski proizvajalec, investira v perovskitno-silikonske tandem module ter izkorišča svoje znanje na področju natančne opreme in nadzora kakovosti, da bi rešili izzive zanesljivosti in povečanja obsega.

Zanesljivost ostaja osrednja skrb za perovskitne PV celice, saj mora tehnologija izkazovati dolgoročno operativno stabilnost v resničnih pogojih. V ta namen podjetja podvržejo module strogim pospešenim testom staranja, vključno z damp heat, toplotnim ciklom in UV izpostavljenostjo, kot določajo standardi IEC 61215 in IEC 61730. Heliatek GmbH, nemški pionir na področju organskih in hibridnih fotovoltaičnih sistemov, raziskuje integracijo perovskita in poudarja pomembnost certifikacij s strani tretjih oseb, da bi potrdil trditve o izdelku in olajšal vstop na trg.

Certifikacna telesa in industrijski konzorciji igrajo ključno vlogo pri vzpostavljanju standardiziranih preizkusnih protokolov za perovskitne PV celice. Mednarodna elektrotehnička komisija (IEC) in Mednarodna energetska agencija (IEA) aktivno posodabljata smernice, da bi prilagodili edinstvenim lastnostim perovskitnih materialov, in zagotavljajo, da lahko novi izdelki zanesljivo primerjajo z že uveljavljenimi silikonskimi moduli. Ta harmonizacija je ključna za bankabilnost in široko sprejemanje.

Glede na prihodnost se pričakuje, da bodo v naslednjih njegovih letih prizadevanja intenzivirana za zapolnitev vrzeli med inovacijami na ravni laboratorja in zanesljivostjo komercialnega obsega. Voditelji v industriji pričakujejo, da bodo do leta 2027 perovskitni PV moduli rutinsko dosegali 30-letne življenjske dobe delovanja in pridobili široko certifikacijo, kar bo odprlo pot za njihovo integracijo v glavne sončne trge ter projekte na ravni komunalne oskrbe.

Integracija s silikonom in tandemskimi celicami: Hibridni pristopi

Integracija perovskitnih materialov s silicijem za oblikovanje tandemskih sončnih celic je vodilna strategija za presego mejnikov učinkovitosti konvencionalnih silikonskih fotovoltaičnih celic. Do leta 2025 se ta hibridni pristop hitro premika iz laboratorijskih demonstracij v proizvodnjo na ravni pilotov, kar je posledica potrebe po višjih učinkovitosti pretvorbe moči (PCE) in stroškovno učinkovitih rešitvah sončne energije.

V preteklih letih so se pojavile rekordne učinkovitosti tandemskih celic, več raziskovalnih skupin in podjetij pa je poročalo o certificiranih PCE-jih, ki presegajo 30%. Na primer, Oxford PV, pionir v perovskit-silikon tandemskih tehnologijah, je leta 2023 napovedal certificirano učinkovitost 28,6% za svoje celice komercialne velikosti in še naprej cilja na učinkovitosti modulov, ki presegajo 30%, ko povečuje proizvodnjo v svojem obratu v Brandenburgi v Nemčiji. Načrt podjetja vključuje povečanje proizvodnje na ravni gigavattov v naslednjih nekaj letih, z namenom oskrbe s tandemskimi celicami uveljavljenim proizvajalcem silicijevih modulov.

Podobno je Meyer Burger Technology AG, proizvajalec opreme za fotovoltaične sisteme s sedežem v Švici, sklenil partnerstva za razvijanje in komercializacijo perovskit-silikonskih tandem modulov. Njihov fokus je na izkoriščanju obstoječih silicijevih celic heterojunction za integracijo perovskitnih zgornjih celic, pri čemer se pričakuje, da bodo pilotne proizvodne linije začele obratovati do leta 2025. Pristop Meyer Burgerja poudarja združljivost z obstoječo infrastrukturo za proizvodnjo silicija, kar je ključno za hitro sprejemanje v industriji.

Na področju materialov in opreme podjetja, kot sta DuPont, dobavljajo napredne kapsulante in zaščitne filme, prilagojene posebnim potrebam perovskit-silikonskih tandem celic, kar naslavlja Izzive, povezane s stabilnostjo in trajnostjo. Hkrati First Solar, čeprav primarno osredotočen na tankoplastno kadmijevo teluridno (CdTe) tehnologijo, aktivno spremlja razvoj tandemskih in je nakazal pripravljenost na hibridne pristope, če se dokažejo komercialno življenjski.

Industrijske organizacije, kot so Združenje industrij sončne energije (SEIA) in Mednarodna energetska agencija (IEA), napovedujejo, da bodo tandem in hibridne celice začele vstopati na glavne trge do poznih 2020-ih, pod pogojem, da se nadaljuje napredek v razširjanju, zanesljivosti in znižanju stroškov. V naslednjih letih se pričakuje povečano sodelowanie med inovatorji perovskita in uveljavljeni proizvajalci silicija, s pilotnimi projekti in demonstracijskimi tovarnami, ki bodo služili kot ključne mejnike za masovno sprejemanje.

Na kratko, integracija perovskita in silicija v tandemskih arhitekturah je pripravljena, da preoblikuje standarde učinkovitosti fotovoltaičnih sistemov. Z velikimi igralci, ki vlagajo v širitev in razvoj dobavnih verig, postaja napoved za visoko učinkovite hibridne sončne module vse bolj obetavna, saj se industrija premika čez leto 2025 in naprej.

Trajnost in okoljski vpliv: Ocena življenjskega cikla

Trajnost in okoljski vpliv proizvodnje visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih (PV) celic sta osrednja skrbi, ko se tehnologija približuje komercialni zrelosti leta 2025 in naprej. Študije ocen življenjskega cikla (LCA) se vse pogosteje izvajajo za oceno celotnega okoljskega odtisa perovskitnih sončnih celic (PSC), od pridobivanja surovin do proizvodnje, delovanja in upravljanja ob koncu življenjske dobe.

Ključna prednost perovskitnih PV celic je njihov potencial za nizkoenergijsko obdelavo, ki temelji na raztopinah pri relativno nizkih temperaturah, kar lahko znatno zmanjša energijsko intenzivnost v primerjavi s konvencionalno proizvodnjo silicijevih PV. Podjetja, kot sta Oxford PV in Saule Technologies, pionirja razširljivih proizvodnih metod, ki vključujejo tiskanje roll-to-roll in integracijo tandemskih celic, ki še dodatno zmanjšujejo energijsko porabo in odpadke. Ti pristopi naj bi znižali ogljični odtis perovskitnih modulov, pri čemer nekateri modeli LCA napovedujejo emisije toplogrednih plinov tako nizko, kot 20–50 g CO₂-eq/kWh—kar je znatno manj od tradicionalnih silicijev modula.

Toksičnost materialov, zlasti uporaba svinca v najuspešnejših perovskitnih formulacijah, ostaja pomemben okoljski izziv. Vodilna podjetja aktivno razvijajo kapsulacijske strategije in protokole za recikliranje, da bi ublažila morebitno uhajanje svinca med delovanjem in odstranjevanjem. Oxford PV in Saule Technologies sta že napovedala raziskave o slojih za zadrževanje svinca in sistemih zaprtih krogov za recikliranje, s ciljem zagotoviti skladnost z razvijajočimi se okoljskimi regulativami v EU in drugih trgih.

Učinkovitost virov je še eno osrednje področje. Perovskitni PV celice zahtevajo le tanke plasti aktivnega materiala, kar zmanjšuje povpraševanje po surovinah v primerjavi s silicijevimi tehnologijami. Poleg tega lahko uporaba obilnih elementov in potencial fleksibilnih, lahkih substratov nadalje zmanjša emisije med prevozom in omogoči nove aplikacije, kot so fotovoltaične celice, integrirane v stavbe (BIPV). Podjetja, kot je Saule Technologies, že pilota produkte BIPV, ki bi lahko pospešili sprejem trajnostnih sončnih rešitev v urbanih okoljih.

Glede na prihodnost se pričakuje, da bomo v naslednjih nekaj letih priča povečanemu sodelovanju med proizvajalci, reciklerji in regulativnimi organi, da bi vzpostavili standardizirane metodologije LCA in robustne okvire za upravljanje ob koncu življenjske dobe. Industrijski konzorciji in organizacije, kot je Mednarodna energetska agencija, bodo predvidoma igrale ključno vlogo pri usklajevanju trajnostnih mer in podpori odgovorni širšitvi perovskitnih PV tehnologij. Ko se komercialna implementacija širi, bo transparentno poročanje in nenehno izboljšanje trajnostnosti življenjskega cikla ključno za zagotavljanje okoljskih meril visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih celic.

Prihodnji razgledi: Roadmap za komercializacijo in nove aplikacije

Roadmap za komercializacijo visoko učinkovitih perovskitnih fotovoltaičnih (PV) celic se hitro razvija, saj se tehnologija premika iz laboratorijskih prebojev v industrijsko obsežno uvajanje. Do leta 2025 več vodilnih podjetij in konzorcijev aktivno povečuje proizvodnjo perovskitnih PV celic, ciljajoc tako na samostojne module kot tandemske konfiguracije z silicijem. Osredotoča se na dosego visoke učinkovitosti pretvorbe moči (PCE), dolgotrajne stabilnosti delovanja in stroškovno učinkovitih, razširljivih proizvodnih procesov.

Ključni igralci, kot sta Oxford PV in Meyer Burger Technology AG, so na čelu tega prehoda. Oxford PV je napovedal načrte za komercializacijo perovskitnih-silikonskih tandemskih sončnih celic, s pilotnimi proizvodnimi linijami v Nemčiji, ki cilja na modulne učinkovitosti, ki presegajo 25%. Njihova pot vključuje povečanje proizvodnje na ravni gigavattov v naslednjih nekaj letih, izkoriščajoč obstoječo infrastrukturo silicija, da bi pospešila vstop na trg. Meyer Burger Technology AG, švicarska proizvajalec, znan po napredni opremi PV, sodeluje z inovatorji perovskitov, da integrira tehnike oblaganja z visokom protokom in kapsulacijo ter naslavlja izzive enotnosti velikih površin in okoljske stabilnosti.

V Aziji TCL in Hanwha Solutions vlagata v R&D perovskita in pilotne linije, s poudarkom na procesu roll-to-roll in fleksibilnih substratih. Ti pristopi naj bi omogočili lahke, polprosojne in fotovoltaične celice, integrirane v stavbe (BIPV), širitev krajine aplikacij zunaj tradicionalnih strešnih in komunalnih instalacij. Nacionalni laboratorij za obnovljive vire energije (NREL) v Združenih državah še naprej podpira partnerstva v industriji in potrjevanje tehnologij, ter zagotavlja neodvisne ocene uspešnosti in zanesljivosti, ki so ključne za bankabilnost.

Glede na prihodnost se v naslednjih nekaj letih pričakujejo prvi komercialni uvodi perovskitno-silikonskih tandem modulov na premium trgih, kot so stanovanjske in komercialne strehe, kjer so visoke učinkovitosti in estetska integracija cenjene. Hkrati se raziskujejo nove aplikacije—vključno s prenosno energijo, agrivoltaiko in fotovoltaičnimi celicami, integriranimi v vozila—s strani podjetij, kot je Helia (prej Heliatek), ki se specializirajo za organske in hibridne rešitve tankoplastnega PV. Razgledi v industriji so spodbujeni z nenehnimi izboljšavami v kapsulaciji, upravljanju svinca in protokolih pospešenega staranja, ki naj bi naslavljali preostale skrbi glede trajnosti in okoljskega vpliva.

Do leta 2027–2028 analitiki industrije napovedujejo, da bi lahko perovskitni PV moduli dosegli komercialne življenjske dobe, ki presegajo 20 let in ceno paritete s trenutnimi silicijevimi tehnologijami, pod pogojem, da se rešijo izzivi razširitve in odobritve regulative. Pot sektorja bo oblikovana z nadaljnjim sodelovanjem med dobavitelji materialov, proizvajalci opreme in končnimi uporabniki, pa tudi s podporo politiki in certifikacijskim standardom organizacij, kot je Mednarodna elektrotehniška komisija (IEC).

Viri in reference

• Oxford PV
• Meyer Burger Technology AG
• First Solar
• Nacionalni laboratorij za obnovljive vire energije
• Hanwha Q CELLS
• LONGi Green Energy Technology
• JinkoSolar
• Saule Technologies
• Microquanta Semiconductor
• Heliatek GmbH
• DuPont
• Mednarodna energetska agencija (IEA)