Sololef

Bez kategorii

Fotowoltaika perowskitowa 2025: Przełomowe inżynieria i 300% wzrost rynku przed nami

Bymarcin

2025-05-25
Perovskite Photovoltaics 2025: Breakthrough Engineering & 300% Market Surge Ahead

Inżynieria ogniw fotowoltaicznych perowskitowych w 2025 roku: Uwolnienie generacji solarnej nowej ery z zakłóceniem wzrostu. Odkryj, jak zaawansowane materiały i skalowalna produkcja redefiniują branżę słoneczną.

Podsumowanie wykonawcze: Prognozy rynkowe na 2025 rok i kluczowe czynniki

Globalna scena inżynierii ogniw fotowoltaicznych perowskitowych (PV) jest gotowa na znaczącą transformację w 2025 roku, napędzaną szybkim postępem w naukach materiałowych, skalowalności produkcji i partnerstwach komercyjnych. Ogniwa słoneczne perowskitowe (PSC) stały się technologią zakłócającą, oferującą potencjał do uzyskiwania wyższych efektywności konwersji energii, niższych kosztów produkcji i większej wszechstronności w porównaniu do tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych opartych na krzemie. W 2025 roku prognozy rynkowe kształtowane są przez konwergencję kamieni milowych technologicznych i strategicznych inwestycji zarówno ze strony uznanych liderów branżowych, jak i innowacyjnych startupów.

Kluczowe czynniki dla sektora obejmują udane demonstracje tandemowych ogniw perowskitowo-krzemowych, które przewyższają 30% efektywności na próbnym linie produkcyjnej, jak donosi wiodący producent, Oxford PV. Firma ta, z siedzibą w UK i Niemczech, ogłosiła plany zwiększenia swojej zdolności produkcyjnej w 2025 roku, celując w komercyjne moduły do zastosowań dachowych i na skalę użyteczności. Podobnie, Meyer Burger Technology AG, szwajcarski dostawca sprzętu PV, nawiązał strategiczne współprace, aby zintegrować warstwy perowskitowe w swoich liniach ogniw słonecznych o wysokiej efektywności, dążąc do gotowości do masowej produkcji w ciągu następnych kilku lat.

Azjatyccy producenci również przyspieszają swoje inicjatywy PV perowskitowych. TCL, duży chiński konglomerat elektroniczny, zainwestował w badania nad perowskitami oraz linie próbne, mając na celu komercjalizację elastycznych i lekkich modułów słonecznych. W międzyczasie Grupa Hanwha w Korei Południowej wykorzystuje swoje doświadczenie w zaawansowanych materiałach i produkcji słonecznej, aby badać architektury tandemowe perowskit-krzem, z projektami pilotażowymi, które mają osiągnąć dojrzałość do 2025 roku.

Prognozy rynkowe na 2025 rok są dodatkowo wspierane przez sprzyjające ramy polityczne w Unii Europejskiej, Stanach Zjednoczonych i Chinach, które priorytetowo traktują technologie słoneczne nowej generacji w swoich strategiach odnawialnych źródeł energii. Organizacje branżowe, takie jak Stowarzyszenie Przemysłu Energetyki Słonecznej i SolarPower Europe, aktywnie promują standardy i najlepsze praktyki dla wdrażania PV perowskitowych, rozwiązując obawy dotyczące długoletniej stabilności, zawartości ołowiu i recyklingu.

Patrząc w przyszłość, w najbliższych latach oczekuje się pierwszej fali komercyjnych instalacji PV perowskitowych, a projekty pilotażowe przechodzą do pełnowymiarowej produkcji. Wzrost sektora będzie zależał od dalszego postępu w trwałości urządzenia, rozwoju łańcucha dostaw i akceptacji regulacyjnej. Jeśli obecne trendy się utrzymają, inżynieria PV perowskitowych mogłaby zdefiniować krajobraz konkurencyjny branży solarnej do późnych lat 2020., oferując nowe możliwości redukcji kosztów i poprawy wydajności na globalnych rynkach.

Technologia fotowoltaiczna perowskitowa: Podstawy i innowacje

Inżynieria ogniw fotowoltaicznych perowskitowych szybko się rozwija, co stawia ogniwa słoneczne perowskitowe (PSC) w roli wiodącego kandydata nowej generacji technologii słonecznej. Unikalna struktura krystaliczna materiałów perowskitowych, zwykle opartych na hybrydowych organiczno-nieorganicznym halidzie ołowiu, umożliwia wysokie współczynniki absorpcji, regulowane przerwy energetyczne i długie długości dyfuzji nośników ładunku. Te właściwości doprowadziły do rekordowych wartości konwersji energii (PCE), z urządzeniami laboratoryjnymi teraz przekraczającymi 26% — wartość, która rywalizuje z tradycyjnymi ogniwami fotowoltaicznymi opartymi na krzemie.

W 2025 roku, uwaga inżynierii urządzeń perowskitowych przesuwa się z przełomów laboratoryjnych na skalowalną produkcję i wdrożenie komercyjne. Kluczowe wyzwania inżynieryjne obejmują poprawę długoterminowej stabilności operacyjnej, skalu produkcji z małych ogniw do dużych modułów oraz opracowanie alternatyw pozbawionych ołowiu lub zmniejszających jego zawartość, aby zająć się kwestiami środowiskowymi. Firmy takie jak Oxford Photovoltaics są na czołowej pozycji, opracowując ogniwa tandemowe perowskitowo-krzemowe, które osiągnęły certyfikowane efektywności powyżej 28%. Ich linia produkcyjna pilotażowa w Niemczech ma na celu zwiększenie produkcji modułów komercyjnych, targeting integrację z istniejącą infrastrukturą paneli słonecznych opartych na krzemie.

Inny ważny gracz, Microquanta Semiconductor, koncentruje się na technikach produkcji roll-to-roll dla modułów perowskitowych, dążąc do redukcji kosztów produkcji i umożliwienia elastycznych, lekkich paneli słonecznych. Ich niedawna demonstracja 1,2-metrowego modułu perowskitowego o wydajności powyżej 18% stanowi znaczący krok w kierunku komercjalizacji. W międzyczasie GCL Technology inwestuje w technologię tandemową perowskitowo-krzemową, wykorzystując swoją wiedzę w produkcji wafli krzemowych do przyspieszenia rozwoju hybrydowych urządzeń.

Wysiłki inżynieryjne dotyczące urządzeń zajmują się także technologiami encapsulacji i barier, aby chronić warstwy perowskitowe przed wilgocią i tlenem, co jest kluczowe dla osiągnięcia 25-letnich okresów eksploatacji wymaganych do komercyjnego przyjęcia. Konsorcja branżowe i ciała standardy, takie jak Międzynarodowa Agencja Energetyczna (IEA), pracują nad ustanowieniem protokołów testowych i standardów niezawodności specyficznych dla urządzeń perowskitowych.

Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że w następnych latach zobaczymy pierwsze komercyjne instalacje modułów opartych na perowskitach, szczególnie na niszowych rynkach, takich jak zintegrowane z budynkami ogniwa fotowoltaiczne (BIPV) i przenośne źródła energii. Kontynuacja współpracy między dostawcami materiałów, inżynierami urządzeń i producentami modułów będzie kluczowa, aby pokonać pozostałe przeszkody dotyczące stabilności, skalowalności i bezpieczeństwa środowiskowego, torując drogę do tego, aby fotowoltaika perowskitowa odegrała znaczącą rolę w globalnym krajobrazie energii odnawialnej.

Krajobraz konkurencyjny: Wiodące firmy i sojusze strategiczne

Krajobraz konkurencyjny w zakresie inżynierii ogniw fotowoltaicznych perowskitowych w 2025 roku charakteryzuje się szybkim innowacjami, strategicznymi partnerstwami oraz pojawieniem się wyspecjalizowanych graczy dążących do komercjalizacji technologii słonecznych nowej generacji. W miarę zbliżania się ogniw słonecznych perowskitowych (PSC) do komercyjnej opłacalności, kilka firm i konsorcjów prowadzi działania na rzecz zwiększenia produkcji, poprawy stabilności urządzeń oraz integracji perowskitów w modułach tandemowych i elastycznych.

Wśród najbardziej prominentnych graczy, Oxford Photovoltaics wyróżnia się jako pionier w produkcji ogniw tandemowych perowskitowo-krzemowych. Firma, wyodrębniona z Uniwersytetu Oksfordzkiego, ustanowiła linię pilotażową w Niemczech i planuje masową produkcję modułów tandemowych z efektywnością przekraczającą 28%. Sojusze strategiczne Oxford PV z uznanymi producentami krzemu i dostawcami sprzętu przyspieszają drogę na rynek, a komercyjne moduły mają być wdrożone w projektach pilotażowych do końca 2025 roku.

Innym kluczowym competitor jest Meyer Burger Technology AG, szwajcarska firma z silnym tłem w produkcji sprzętu fotowoltaicznego. Meyer Burger ogłosił współprace z deweloperami technologii perowskitowych, aby dostosować swoje linie produkcyjne do produkcji ogniw tandemowych, dążąc do wykorzystania swojej wiedzy w zakresie technologii heterojunction i SmartWire o wysokiej efektywności. Plan firmy obejmuje integrację warstw perowskitowych z istniejącymi platformami krzemowymi, a produkcja pilotażowa przewidziana jest w ciągu następnych dwóch lat.

W Azji, Toray Industries, Inc. inwestuje w zaawansowane materiały dla ogniw słonecznych perowskitowych, koncentrując się na filmach encapsulacyjnych i warstwach barierowych w celu zwiększenia trwałości urządzeń. Partnerstwa Toray z japońskimi i międzynarodowymi instytutami badawczymi mają na celu uzyskanie nowych rozwiązań materiałowych, które rozwiążą wyzwania stabilności urządzeń perowskitowych, co jest kluczowym czynnikiem dla komercyjnego przyjęcia.

Sojusze strategiczne również kształtują sektor. Europejska Inicjatywa Perowskitowa, konsorcjum partnerów branżowych i akademickich, sprzyja współpracy w zakresie standaryzacji, testowania niezawodności i rozwoju łańcucha dostaw. W międzyczasie, firmy takie jak Hanwha Solutions badają integrację perowskitów w swoich portfelach produktów słonecznych, wykorzystując swoje globalne sieci produkcyjne i dystrybucyjne.

Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że krajobraz konkurencyjny zaostrzy się, gdy więcej firm wkroczy na rynek, a istniejący gracze zwiększą swoją produkcję. W ciągu najbliższych kilku lat prawdopodobnie zobaczymy więcej wspólnych przedsięwzięć, umów licencyjnych i partnerstw międzysektorowych, szczególnie gdy technologie perowskitowe przechodzą z pilotażu do skali komercyjnej. Skupienie pozostanie na poprawie efektywności, stabilności i możliwości produkcyjnych, dążąc do osiągnięcia konkurencyjnych pod względem kosztów i wysokowydajnych modułów słonecznych do szerokiego wdrożenia.

Postępy w produkcji: Skalowalna produkcja i redukcja kosztów

Przejście ogniw fotowoltaicznych perowskitowych (PV) z prototypów laboratoryjnych do komercyjnie opłacalnych produktów opiera się na postępach w skalowalnej produkcji i redukcji kosztów. W 2025 roku branża doświadcza znaczącego impetu, a wiele firm i konsorcjów aktywnie rozwija i wdraża skalowalne techniki produkcji dla ogniw i modułów słonecznych perowskitowych.

Jednym z najbardziej obiecujących podejść jest produkcja roll-to-roll (R2R), która umożliwia ciągłe nakładanie warstw perowskitowych na elastyczne podłoża. Metoda ta jest udoskonalana, aby osiągnąć wysoką wydajność i jednorodność, co jest kluczowe dla produkcji dużych modułów. Firmy takie jak Oxford PV i Saule Technologies są na czołowej pozycji, przy czym Oxford PV koncentruje się na ogniwach tandemowych perowskitowo-krzemowych, a Saule Technologies wprowadza drukowanie atramentowe dla elastycznych, lekkich modułów. Obie firmy zgłosiły linie produkcyjne w skali pilotażowej, a Oxford PV planuje osiągnąć zdolności produkcyjne w skali gigawatta w najbliższym czasie.

Innym kluczowym rozwojem jest przyjęcie technik pokrywania slot-die i blade coating, które są kompatybilne z dużymi podłożami i oferują precyzyjną kontrolę nad grubością filmu i jednorodnością. Techniki te są integrowane zautomatyzowanymi liniami produkcyjnymi, co redukuje koszty pracy i odpady materiałowe. Hanwha Solutions, duży gracz w globalnej branży słonecznej, ogłosił inwestycje w badania i rozwój perowskitów i bada hybrydowe linie produkcyjne, które łączą technologie perowskitowe i krzemowe, aby poprawić wydajność i opłacalność.

Koszty materiałów pozostają kluczowym punktem do redukcji kosztów. Wykorzystanie obfitych i niskokosztowych prekursorów oraz rozwój formuł perowskitowych pozbawionych ołowiu są dążeniem do zajęcia się zarówno kwestiami ekonomicznymi, jak i środowiskowymi. First Solar, znana z cienkowarstwowych modułów kadmowego tellurku, zgłosiła zainteresowanie integracją perowskitów, wykorzystując swoje doświadczenie w masowej obróbce cienkowarstwowej, aby potencjalnie przyspieszyć komercjalizację perowskitów.

Patrząc w przyszłość, perspektywy dotyczące produkcji PV perowskitowych są optymistyczne. Branżowe mapy drogowe przewidują, że do 2027 roku koszty produkcji modułów perowskitowych mogą spaść poniżej 0,20 USD/W, co czyni je wysoce konkurencyjnymi w porównaniu do ustalonych ogniw krzemowych. Współpraca między producentami, dostawcami sprzętu i instytucjami badawczymi ma na celu dalsze uproszczenie produkcji, poprawę stabilności urządzeń i umożliwienie masowego przyjęcia. Gdy te postępy się zmaterializują, fotowoltaika perowskitowa ma szansę odegrać transformacyjną rolę w globalnym krajobrazie energii odnawialnej.

Krajobraz inżynierii ogniw fotowoltaicznych (PV) perowskitowych w 2025 roku jest definiowany przez szybki postęp w metrykach wydajności, szczególnie w zakresie efektywności, stabilności i niezawodności. Ogniwa słoneczne perowskitowe (PSC) kontynuują swoją trajektorię rekordowych efektywności konwersji energii (PCE), przy certyfikowanych urządzeniach laboratoryjnych, które obecnie rutynowo przekraczają 25%. Zauważalnie, architektury tandemowe — w przypadku których warstwy perowskitowe są łączone z krzemem — osiągnęły efektywności przekraczające 30%, zacieśniając różnicę między teoretycznymi limitami a przewyższając standardowe moduły tylko na krzemie. Ten postęp ilustrują firmy takie jak Oxford PV, która zgłosiła certyfikowane efektywności ogniw tandemowych powyżej 28% i aktywnie zwiększa produkcję do wdrożenia komercyjnego.

Stabilność i niezawodność, od dawna będące wyzwaniami dla PV perowskitowych, również widzą znaczną poprawę. Ostatnie strategie inżynieryjne urządzeń koncentrują się na inżynierii kompozycyjnej, pasywacji interfejsu i zaawansowanych technikach encapsulacji, aby złagodzić degradację spowodowaną wilgocią, tlenem i stresem termalnym. Na przykład, First Solar, główny producent PV cienkowarstwowych, zainwestował w współprace badawcze, aby zbadać integrację perowskitów i trwałość, wykorzystując swoje doświadczenie w niezawodności modułów dużej skali. W międzyczasie Hanwha Solutions i JinkoSolar angażują się w projekty pilotażowe i partnerstwa mające na celu zwiększenie długości życia modułów perowskitowych, aby spełniać lub przekraczać 20-letnie standardy typowe dla PV na krzemie.

W zakresie niezawodności, branża zmierza w kierunku znormalizowanych protokołów testowych dla modułów perowskitowych, a organizacje takie jak Międzynarodowa Agencja Energetyczna i Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna pracują nad ustanowieniem wytycznych dotyczących przyspieszonego starzenia i wydajności w terenie. Te wysiłki są kluczowe dla bankowości i szerokiego przyjęcia, ponieważ inwestorzy i dostawcy usług komunalnych domagają się solidnych danych dotyczących długoletniej pracy w rzeczywistych warunkach.

Patrząc dalej, w następnych latach spodziewane są pierwsze komercyjne instalacje modułów perowskitowo-krzemowych, przy czym projekty pilotażowe już są realizowane w Europie i Azji. Firmy takie jak Oxford PV celują w masową produkcję, podczas gdy uznani producenci PV integrują technologię perowskitową w swoich planach produktowych. Prognozy na 2025 rok i później są ostrożnie optymistyczne: chociaż rekordy efektywności wciąż spadają, a metryki stabilności się poprawiają, przejście z laboratorium do niezawodnego wdrożenia na dużą skalę pozostaje centralnym wyzwaniem inżynieryjnym dla sektora.

Integracja z krzemem i architekturami tandemowymi

Integracja materiałów perowskitowych z krzemem w architekturach fotowoltaicznych tandemowych jest wiodącą strategią na przekroczenie limitów efektywności konwencjonalnych ogniw słonecznych z jedną złączką. W 2025 roku podejście to przechodzi od demonstracji w skali laboratoryjnej do wczesnego etapu przyjęcia przemysłowego, napędzanego potencjałem osiągnięcia efektywności konwersji energii (PCE) przekraczającej 30%, co stanowi znaczący skok w porównaniu do obecnej średniej efektywności ogniw krzemowych, wynoszącej 22–24%.

Kluczowi gracze branżowi aktywnie rozwijają moduły tandemowe perowskitowo-krzemowe. Oxford Photovoltaics, brytyjsko-niemiecka firma wyodrębniona z Uniwersytetu Oksfordzkiego, zgłasza certyfikowane efektywności ogniw tandemowych powyżej 28% i skalupuje pilotażowe linie produkcyjne w Niemczech. Ich mapa drogowa celuje w komercyjne wprowadzenie modułów w niedalekiej przyszłości, koncentrując się na integracji górnych ogniw perowskitowych na standardowych dolnych ogniwach krzemowych w oparciu o skalowalne techniki nakładania. Podobnie, Meyer Burger Technology AG, szwajcarski producent znany z modułów krzemowych o wysokiej efektywności, ogłosił wspólne wysiłki w celu zindustrializowania technologii tandemowej perowskitowo-krzemowej z zamiarem gotowości do masowej produkcji w ciągu następnych kilku lat.

W Azji, JinkoSolar Holding Co., Ltd. i LONGi Green Energy Technology Co., Ltd., dwóch największych producentów ogniw słonecznych krzemowych na świecie, założyli programy badawcze i linie pilotażowe dla urządzeń tandemowych. Firmy te wykorzystują swoje doświadczenie w przetwarzaniu wafli krzemowych i montażu modułów, aby rozwiązać takie wyzwania jak jednorodność warstw perowskitowych, inżynieria interfejsów i długoterminowa stabilność w rzeczywistych warunkach.

Główne techniczne przeszkody dla komercyjnego wdrożenia pozostają w podnoszeniu depozycji perowskitów do dużych wafli, zapewniając stabilność operacyjną (celując w 25+ letnie cykle życia) oraz kompatybilność z istniejącymi liniami produkcyjnymi ogniw krzemowych. Konsorcja branżowe i sojusze badawcze, takie jak te koordynowane przez Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE, ułatwiają transfer wiedzy i standaryzację, aby przyspieszyć komercjalizację.

Spojrzenie w przyszłość, w najbliższych latach oczekuje się pierwszych komercyjnych instalacji modułów tandemowych perowskitowo-krzemowych w projektach pilotażowych, szczególnie na rynkach, które priorytetowo traktują wysoką efektywność i ograniczoną powierzchnię instalacyjną, taką jak dachy i zastosowania miejskie. Jeśli cele w zakresie niezawodności i kosztów zostaną osiągnięte, architektury tandemowe mogą szybko zdobyć udziały w rynku, kształtując krajobraz fotowoltaiczny i ustalając nowe standardy efektywności konwersji energii słonecznej.

Regulacje, środowisko i rozważania dotyczące bezpieczeństwa

W miarę jak inżynieria ogniw fotowoltaicznych (PV) perowskitowych zmierza ku komercjalizacji w 2025 roku, kwestie regulacyjne, środowiskowe i bezpieczeństwa coraz bardziej kształtują trajektorę sektora. Szybkie wzrosty efektywności i niski koszt produkcji ogniw słonecznych perowskitowych przyciągnęły znaczną uwagę zarówno branży, jak i regulatorów, co skłoniło do dokładniejszego zbadania wpływu na cykl życia, bezpieczeństwa materiałów i zarządzania końcem życia produktu.

Podstawowym punktem regulacyjnym jest użycie ołowiu w większości wysokowydajnych formuł perowskitowych. Mimo że ilości są małe, potencjał zanieczyszczenia środowiska podczas produkcji, użytkowania lub zbywania doprowadził do wezwań do rygorystycznych kontroli. Unia Europejska, w ramach swojego ewoluującego ramy regulacyjnej Komisji Europejskiej, rozważa aktualizację dyrektywy w sprawie ograniczenia substancji niebezpiecznych (RoHS), aby uwzględnić pojawiające się technologie PV, w tym perowskity. Może to skutkować nowymi wymaganiami dotyczącymi encapsulacji, recyklingu i schematów zwrotu dla modułów perowskitowych.

Producenci tacy jak Oxford PV i Saule Technologies proaktywnie rozwijają solidne techniki encapsulacji, aby zapobiec wyciekom ołowiu nawet w przypadku uszkodzenia modułu. Firmy te również uczestniczą w inicjatywach branżowych mających na celu ustalenie najlepszych praktyk w zakresie bezpiecznego obchodzenia się i recyklingu. Na przykład, Oxford PV publicznie zobowiązała się do stosowania procesów recyklingu w zamkniętej pętli dla swoich modułów perowskitowo-krzemowych, dążąc do odzyskania i ponownego wykorzystania kluczowych materiałów.

Oprócz ołowiu, ślad środowiskowy produkcji PV perowskitowych jest poddawany badaniu. Branża stara się minimalizować użycie toksycznych rozpuszczalników i poprawić efektywność energetyczną w procesie produkcyjnym. Organizacje takie jak Międzynarodowa Agencja Energetyczna monitorują postępy sektora i oferują wskazówki dotyczące zrównoważonych praktyk w produkcji. W 2025 roku oczekuje się, że kilka linii pilotażowych w Europie i Azji zademonstruje procesy o niskiej emisji zredukowanej ilości rozpuszczalników, ustanawiając wzorce dla przyszłych zakładów komercyjnych.

Standardy bezpieczeństwa dla modułów PV perowskitowych również ewoluują. Organy certyfikujące, w tym TÜV Rheinland, aktualizują protokoły testowe, aby uwzględnić unikalne ścieżki degradacji i tryby awarii urządzeń perowskitowych, takie jak wrażliwość na wilgoć i ekspozycję na UV. Te zaktualizowane standardy mają stać się wymaganiami wstępnymi dla wprowadzenia na rynek w głównych regionach do 2026 roku.

Patrząc w przyszłość, krajobraz regulacyjny dla PV perowskitowych prawdopodobnie stanie się bardziej rygorystyczny, z większym naciskiem na zarządzanie cyklem życia i odpowiedzialność środowiskową. Oczekuje się, że liderzy branżowi będą współpracować z regulatorami, aby zapewnić, że technologia słoneczna perowskitowa może skalować się zrównoważenie, równoważąc innowacje z bezpieczeństwem publicznym i środowiskowym.

Prognozy rynkowe 2025–2030: CAGR, prognozy wolumenu i przychodów

Globalny rynek inżynierii ogniw fotowoltaicznych (PV) perowskitowych jest gotowy na znaczną ekspansję między 2025 a 2030 rokiem, napędzaną szybkim postępem w naukach materiałowych, skalowalnej produkcji i rosnącym zainteresowaniem komercyjnym. W 2025 roku ogniwa słoneczne perowskitowe przechodzą z prototypów laboratoryjnych do produkcji pilotażowej i wczesnej komercyjnej, z wieloma liderami branży i konsorcjami inwestującymi w produkcję modułów dużej skali i poprawę stabilności.

Kluczowi gracze, tacy jak Oxford Photovoltaics, brytyjski pionier, ogłosili plany zwiększenia produkcji ogniw słonecznych perowskitowo-krzemowych, mając na celu komercyjne moduły o efektywności przekraczającej 28%. Zakład produkcyjny Oxford PV w Niemczech ma na celu zwiększenie produkcji w 2025 roku, dążąc do osiągnięcia zdolności produkcyjnej na poziomie gigawatta do końca lat 2020. Podobnie, Meyer Burger Technology AG, szwajcarska firma technologii słonecznej, nawiązała strategiczne partnerstwa, aby zintegrować technologię perowskitową w swoim planie produktów, a linie pilotażowe mają być operacyjne w tym prognozowanym okresie.

Prognozy wolumenu dla modułów PV perowskitowych pozostają dynamiczne, ponieważ przyjęcie tej technologii jest ściśle związane z pokonywaniem wyzwań w zakresie długoterminowej stabilności i produkcji na dużą skalę. Szacunki branżowe sugerują, że do 2030 roku roczna globalna produkcja modułów opartych na perowskitach może osiągnąć 10–20 GW, co stanowi roczny złożony wskaźnik wzrostu (CAGR) przekraczający 35% w porównaniu z poziomem z 2025. Ten wzrost jest wspierany przez potencjał technologii do dostarczania wyższych efektywności przy niższych kosztach produkcji w porównaniu do konwencjonalnych ogniw krzemowych, a także jej kompatybilność z elastycznymi i lekkimi podłożami.

Prognozy przychodów są równie obiecujące. Zakładając stopniowe obniżenie znormalizowanych kosztów energii elektrycznej (LCOE) i cen modułów, rynek PV perowskitowych może generować roczne przychody w przedziale od 3 do 6 miliardów dolarów do 2030 roku. Ten scenariusz jest wspierany przez kontynuowane inwestycje firm, takich jak First Solar, która, mimo że skupia się głównie na cienkowarstwowym kadmowym tellurku, wykazuje zainteresowanie materiałami PV nowej generacji, oraz Hanwha Solutions, główny globalny producent słoneczny badający integrację perowskitowo-krzemową.

Patrząc w przyszłość, trajektoria rynku będzie zależała od udanej komercjalizacji stabilnych, wysokowydajnych modułów perowskitowych, ustanowienia solidnych łańcuchów dostaw dla materiałów prekursorowych i rozwiązania kwestii regulacyjnych oraz środowiskowych. Dzięki silnym impulsom zarówno ze strony uznanych producentów PV, jak i innowacyjnych startupów, inżynieria ogniw fotowoltaicznych perowskitowych ma szansę stać się transformującą siłą w branży słonecznej przez następne pięć lat.

Nowe zastosowania: Od mocy użytecznej po elastyczną elektronikę

Inżynieria ogniw fotowoltaicznych perowskitowych szybko przechodzi od innowacji w skali laboratoryjnej do zastosowań w rzeczywistych warunkach, przy czym rok 2025 stanowi przełomowy moment zarówno dla dużej mocy, jak i elastycznej elektroniki. Unikalne właściwości optoelektroniczne materiałów perowskitowych — takie jak wysokie współczynniki absorpcji, regulowane przerwy energetyczne i przetwarzalność w rozwiązaniach — umożliwiają nową generację technologii słonecznych, które rozwiązują ograniczenia tradycyjnych ogniw fotowoltaicznych opartych na krzemie.

W sektorze mocy użytecznej kilka firm rozwija moduły tandemowe perowskitowo-krzemowe, dążąc do przekroczenia pułapów efektywności konwencjonalnego krzemu. Oxford PV, brytyjsko-niemiecka firma, jest na czołowej pozycji, ogłaszając plany komercjalizacji modułów tandemowych o certyfikowanej efektywności powyżej 28%. Ich linia produkcyjna pilotażowa w Niemczech ma na celu rozwój w 2025 roku, celując w integrację w dużych farmach słonecznych. Podobnie Meyer Burger Technology AG, szwajcarski producent, współpracuje z innowatorami perowskitowymi w celu dostosowania swoich istniejących linii produkcyjnych modułów krzemowych do architektur tandemowych, z projektami pilotażowymi na horyzoncie w ciągu następnych kilku lat.

Poza dużą mocą, fotowoltaika perowskitowa otwiera nowe możliwości w elastycznej i lekkiej elektronice. Niskotemperaturowe, oparte na rozwiązaniach na wytwarzanie filmów perowskitowych pozwala na nanoszenie ich na plastikowe podłoża, umożliwiając produkcję roll-to-roll. GCL Technology Holdings, duża chińska firma słoneczna, ogłosiła inicjatywy badawcze skoncentrowane na elastycznych modułach perowskitowych dla zintegrowanych z budynkiem ogniw fotowoltaicznych (BIPV) oraz przenośnej energii. W międzyczasie Hanwha Solutions bada integrację perowskitów dla półprzezroczystych i elastycznych paneli słonecznych, celując w zastosowania w pojazdach elektrycznych i elektronice konsumpcyjnej.

W ciągu następnych kilku lat urządzenia perowskitowe wejdą również na rynki niszowe, takie jak fotowoltaika wewnętrzna, gdzie ich wysoka wydajność w warunkach słabego oświetlenia będzie korzystna. Firmy takie jak Solaronix rozwijają rozwiązania oparte na perowskitach do zasilania sensorów IoT i inteligentnych urządzeń, wykorzystując regulowaną absorpcję materiału do pozyskiwania energii z światła otoczenia.

Mimo tych postępów, nadal istnieją wyzwania w związku ze skalowaniem produkcji, zapewniając jednocześnie długoterminową stabilność i bezpieczeństwo środowiskowe. Konsorcja branżowe i ciała standardy, takie jak Międzynarodowa Agencja Energetyczna (IEA PVPS), aktywnie pracują nad protokołami testowania niezawodności i oceny cyklu życia, które mają znaczenie w kształtowaniu dróg do komercjalizacji w latach 2025 i następnych.

Ogólnie rzecz biorąc, inżynieria ogniw fotowoltaicznych perowskitowych jest gotowa do zdywersyfikowania rynku solarnego, a rok 2025 stanowi symbolem pojawienia się zarówno wysokowydajnych modułówu energetycznego, jak i produktów elastycznych dostosowanych do zastosowań. Nadchodzące lata będą kluczowe dla wykazania trwałości, zwiększania produkcji oraz ustanawiania perowskitów jako technologii fotowoltaicznej stosowanej na szeroką skalę.

Perspektywy przyszłości: Wyzwania, możliwości i plan komercjalizacji

Przyszłość inżynierii ogniw fotowoltaicznych perowskitowych w 2025 roku i w nadchodzących latach jest oznaczona zarówno znaczną obietnicą, jak i zauważalnymi wyzwaniami. W miarę dojrzewania technologii, branża jest świadkiem przejścia z przełomów laboratoryjnych do pilotażowej produkcji i wczesnego wdrożenia komercyjnego. Główne wyzwania pozostają w obszarach długoterminowej stabilności operacyjnej, jednorodności dużych obszarów i łagodzenia toksyczności ołowiu, co wszystko jest kluczowe dla szerokiego przyjęcia.

Jednym z najbardziej naglących technicznych problemów jest poprawa trwałości ogniw słonecznych perowskitowych w warunkach rzeczywistych. Choć urządzenia laboratoryjne przekroczyły 25% efektywności konwersji energii, utrzymanie tej wydajności przez 20+ lat, jak wymaga się dla komercyjnych modułów słonecznych, jest nadal aktywnie badane. Firmy takie jak Oxford PV są na czołowej pozycji, ogłaszając pilotażowe linie produkcyjne dla ogniw tandemowych perowskitowo-krzemowych i celując w długość życia modułów, która spełnia lub przekracza aktualne standardy branżowe. Ich mapa drogowa obejmuje zwiększenie produkcji do poziomu gigawattów w ciągu następnych kilku lat, w zależności od dalszych ulepszeń w zakresie encapsulacji i inżynierii materiałowej.

Inna możliwość leży w unikalnych właściwościach perowskitów, które umożliwiają elastyczne, lekkie i półprzezroczyste moduły. Otwiera to nowe rynki w zintegrowanej fotowoltaice budynkowej (BIPV) oraz w przenośnej energii. Saule Technologies aktywnie opracowuje elastyczne panele perowskitowe dla zastosowań komercyjnych i architektonicznych, a pilotażowe instalacje są już prowadzone. Skupienie firmy na technikach produkcji roll-to-roll ma za zadanie obniżyć koszty i ułatwić masowe przyjęcie.

Pod względem łańcucha dostaw i produkcji, mapa drogowa do komercjalizacji obejmuje ustanowienie solidnych, skalowalnych procesów. Hanwha Solutions i Meyer Burger Technology AG ogłosiły inwestycje w badania perowskitów oraz linie pilotażowe, dążąc do integracji warstw perowskitowych z istniejącą produkcją modułów krzemowych. To hybrydowe podejście wykorzystuje ustaloną infrastrukturę, jednocześnie przyspieszając wejście na rynek wysokowydajnych modułów tandemowych.

Patrząc w przyszłość, organizacje branżowe, takie jak Międzynarodowa Agencja Energetyczna, podkreślają potrzebę znormalizowanych protokołów testowych i oceny cyklu życia, aby zajmować się kwestiami środowiskowymi i bezpieczeństwa, szczególnie w odniesieniu do zawartości ołowiu. W nadchodzących latach prawdopodobnie wzrośnie współpraca między producentami, dostawcami materiałów i agencjami regulacyjnymi w celu opracowania strategii recyklingu i łagodzenia skutków.

Podsumowując, komercjalizacja fotowoltaiki perowskitowej do 2025 roku i później opiera się na przezwyciężaniu wyzwań związanych ze stabilnością i środowiskiem, zwiększaniu produkcji oraz wykorzystaniu nowych obszarów zastosowań. Przy kontynuowanej inwestycji i współpracy międzysektorowej inżynieria urządzeń perowskitowych ma szansę odegrać transformacyjną rolę w globalnej branży fotowoltaicznej.

Źródła i odniesienia

Are perovskite cells a game-changer for solar energy?

Bymarcin

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *

Sololef

    © Copyright 2022 Newsup. All Rights Reserved.