Saturs
- Izpilddirektora kopsavilkums: 2025. gada pārskats un galvenie secinājumi
- Halogēna perovskītu saules šūnu ražošana: pamattehnoloģijas un procesi
- Vadošie spēlētāji un inovatīvās kompānijas (2025—2029)
- Jaunatklājumi materiālu zinātnē: efektivitāte, stabilitāte un skalējamība
- Ražošanas izstrādnes: no laboratorijas līdz gigavatu mērām ražošanai
- Tirgus izmērs, izaugsmes prognozes un reģionālie trendi (2025–2029)
- Konkurētspējīga vide: esošie dalībnieki vs. perovskītu inovatīvie uzņēmumi
- Piegādes ķēde un izejvielu apsvērumi
- Regulējošie, standartizācijas un ilgtspējības virzītāji
- Nākotnes izskats: traucējošais potenciāls, izaicinājumi un nākamās paaudzes pieteikumi
- Avoti un atsauces
Izpilddirektora kopsavilkums: 2025. gada pārskats un galvenie secinājumi
2025. gadā halogēno perovskītu saules šūnu (PSC) ražošana atrodas kritiskā krustojuma punktā starp progresīvām pētniecības inovācijām un komerciālu ražošanu plašā mērogā. Pēdējā gada laikā nozarē ir novēroti ievērojami uzlabojumi gan ierīču efektivitātē, gan procesu paplašināšanā, ko veicina sadarbība starp pētniecības institūtiem un nozares spēlētājiem. Laboratorijas līmeņa perovskītu saules šūnu jaudas konversijas efektivitātes tagad regulāri pārsniedz 25%, tuvojoties tradicionālo silīciju fotovoltaiku veiktspējai, ar tandem perovskītu-silīcija struktūrām, kas pat ir pārsniegušas 29% sertificētos testos (Helmholtz-Zentrum Berlin).
Attiecībā uz ražošanu 2025. gads ir iezīmējis pāreju no galvenokārt spindulīšanu un tvaika depozīcijas tehnikām uz skalējamiem paņēmieniem, piemēram, slota die apklāšanu un tintes izšpricēšanu, ļaujot ražot lielāku izmēru moduli. Nozares uzņēmumi, tostarp Oxford PV un Meyer Burger Technology AG, ir izveidojuši priekškomerciālas izmēģinājuma līnijas, demonstrējot pusautomātisku perovskītu silīcijā tandem moduļu ražošanu. Šie centieni tiek atbalstīti ar ieguldījumiem ruļļu apstrādes iekārtās un iesaiņošanas tehnoloģijās, kuru mērķis ir risināt perovskīta slāņu stabilitāti un mitruma jutīgumu.
Materiālu piegādes ķēdes kritiskajiem izejmateriāliem, piemēram, svina jodidam, metilammonijam un formamidīna sāļiem, tiek izveidotas paralēli, un ķīmiskie piegādātāji, piemēram, Merck KGaA, paplašina savu piedāvājumu, lai apmierinātu pieaugošo tīrās perovskīta materiālu pieprasījumu. Turklāt ir panākts progress svina pārvaldīšanā un pārstrādē, lai mazinātu vides problēmas, kas ir priekšnoteikums regulatīvai apstiprināšanai un tirgus pieņemšanai.
Skatoties uz nākotni, nākamajos gados, visticamāk, tiks uzsāktas pirmās komerciālas mēroga ražošanas līnijas perovskītu-silīcija tandem moduļiem Eiropā un Āzijā, ar vairākiem gigavatu līmeņa ražošanas fabrikām, kas paziņotas vai būvniecībā (Oxford PV). Nozares vienprātība sagaida, ka moduļu mūža ilgums un operatīvā stabilitāte atbildīs IEC sertifikācijas standartiem, atverot ceļu plašai pieņemšanai jumtu un komerciālo instalācijām.
Galvenie secinājumi par 2025. gadu:
- Laboratorijas līmeņa perovskītu šūnu efektivitāte regulāri pārsniedz 25%, ar tandem moduļiem, kas tuvojas 30%.
- Skalējama ražošana virzās uz slota die un ruļļu apstrādes procesiem, ar nodrošinātām izmēģinājuma līnijām.
- Materiālu piegādes ķēdes un pārstrādes prakse pieaug, lai risinātu vides un regulatīvās vajadzības.
- Pirmie komerciālie produkti tiek gaidīti 2025. gada beigās–2026. gadā, ar Eiropu un Āziju, kas vada ieviešanu.
Halogēna perovskītu saules šūnu ražošanas pamattehnoloģijas un procesi
Halogēno perovskītu saules šūnu ražošana pēdējā desmitgadē ir ātri attīstījusies, un 2025. gads iezīmē izšķirošu gadu pārejā no laboratorijas līmeņa inovācijām uz rūpnieciskā līmeņa izvietojumu. Pamattehnoloģijas fokusējas uz skalējām nogulsnēšanas metodēm, uzlabotu materiālu stabilitāti un integrāciju esošajā fotovoltaikas (PV) infrastruktūrā.
Centrālā tendence 2025. gadā ir skalējamu ražošanas tehniku uzlabošana, kas ļauj iegūt lielizmēra, vienmērīgas perovskītu plēves. Tehnoloģijas, piemēram, slota die apklāšana, asmens apklāšana un tintes izšpricēšana, ir no izmēģinājuma līnijām pārgājušas uz puskomerciālu ražošanu, ar uzņēmumiem, piemēram, Oxford PV un Microquanta Semiconductor aktīvi demonstrējot augstas caurlaidības perovskītu slāņu ražošanu. Šīs metodes piedāvā priekšrocības materiālu izmantošanā un saderībā ar ruļļu apstrādes (R2R) procesiem, kas ir būtiski ražošanas izmaksu samazināšanai un caurlaidības palielināšanai.
Materiālu stabilitāte paliek centrālā uzmanības centrā 2025. gada ražošanas procesos. Ieguvumi no iesaiņošanas un izturīgu lādiņu transporta slāņu izmantošanas ir ievērojami uzlabojuši perovskītu saules šūnu ekspluatācijas mūža ilgumu. Piemēram, Oxford PV ir ziņojusi par perovskītu uz silīcija tandem moduļiem, kas atbilst Starptautiskās elektrotehniskās komisijas (IEC) mūža standartiem, parādot minimālu degradāciju pēc tūkstošiem stundu paātrinātas testēšanas. Šie sasniegumi tiek atbalstīti ar jaunu pasivizācijas tehniku izstrādi un piedevu iekļaušanu, lai apslāpētu jonu migrāciju un mitruma iekļūšanu.
Integrācija esošajās silīcija PV ražošanas līnijās ir vēl viena 2025. gada pagrieziena punkts. Hibrīdstringeru arhitektūras, kur perovskītu slāņi tiek nogulšoti konvencionālo silīcija šūnu virsū, tiek mērogotas vairākos nozares uzņēmumos. Hanwha Q CELLS un Meyer Burger Technology AG aktīvi investē savu ražošanas līniju pielāgošanā perovskītu-silīcija tandem moduļiem, izmantojot savas izveidotās piegādes ķēdes un kvalitātes kontroles sistēmas.
Skatoties uz priekšu, halogēno perovskītu saules šūnu ražošanas izskats ir centrēts uz turpmāku caurlaidības, izdevumu un ierīču izturības uzlabošanu. Nozares sadarbība un standartizācijas pasākumi, ko vadīs organizācijas, piemēram, IEA fotovoltaikas enerģijas sistēmu programma (IEA-PVPS) un Saules enerģijas nozares asociācija (SEIA), tiek prognozēts, ka paātrinās labāko praktisko risinājumu pieņemšanu un atvieglos tirgus iekļūšanu. Līdz 2027. gadam šo ražošanas procesu attīstība varētu ļaut perovskītu PV tieši sacensties ar esošajām silīcija tehnoloģijām gan efektivitātes, gan izmaksu ziņā, sagatavojot ceļu plašai komerciālai izvietošanai.
Vadošie spēlētāji un inovatīvās kompānijas (2025—2029)
2025. gadā halogēnu perovskītu saules šūnu (PSC) ražošanas ainavu veido start-up uzņēmumi, izveidoti fotovoltaikas ražotāji un pētniecības uzņēmumi. Galvenie spēlētāji pāriet no laboratorijas līmeņa atradumiem uz rūpnieciskā līmeņa ražošanu, cenšoties risināt stabilitātes, mērogojamības un vides problēmas, vienlaikus uzlabojot ierīču veiktspēju.
- Oxford PV joprojām ir perovskītu-silīcija tandem saules šūnu komercializācijas priekšgalā. Uzņēmums ir palielinājis savu ražošanas līniju Vācijā un plāno piegādāt moduļus, kas pārsniegs 27% efektivitāti. Oxford PV progress tiek uzmanīgi vērots, jo tā ir viena no pirmajām, kas pārnesusi perovskītu tehnoloģiju no izmēģinājuma līnijām uz gigavatu līmeņa ražošanu, mērķējot uz jumtu un komerciāliem projektiem līdz 2026. gadam. (Oxford PV)
- Saule Technologies, kura galvenā mītne atrodas Polijā, ir izstrādājusi liels joma perovskītu saules šūnu ražošanas metodes, izmantojot tintes izšpricēšanu. Saule ir izvietojusi puscaurspīdīgus PSC moduļus ēku integrētai fotovoltaikai (BIPV) un palielina ražošanu, lai apmierinātu pieaugošo pieprasījumu Eiropas būvniecības un IoT tirgos. Uzņēmuma ražošanas iekārta, kas darbojas kopš 2022. gada, turpina palielināt savu ikgadējo jaudu, turpinot paplašināšanos līdz 2027. gadam. (Saule Technologies)
- Hanwha Q CELLS un LONGi Green Energy Technology, abi ir globāli līderi silīciju PV, ir ieguldījuši R&D partnerattiecībās perovskītu-silīcija tandem moduļiem. Hanwha Q CELLS ir izveidojis pētniecības centrus Eiropā un Dienvidkorejā, kas ir veltīti perovskītu integrāciju mērogam, cerot uz komerciālu izvietojumu pirms 2028. gada. LONGi sadarbība ar vadošām akadēmiskajām grupām ir vērsta uz roll-to-roll ražošanu un rūpnieciskām iesaiņošanas metodēm, lai uzlabotu perovskītu moduļu mūža ilgumu. (Hanwha Q CELLS; LONGi Green Energy Technology)
- Microquanta Semiconductor Ķīnā ir viena no pirmajām kompānijām, kas masveidā ražo perovskītu saules moduļus, izmantojot mērogojamu slota die apklāšanas un iesaiņošanas metodes. Microquanta mērķē uz komerciāliem elektroenerģijas ražošanas projektiem un paplašina savu ikgadējo ražošanas jaudu līdz vairākiem simtiem megavatu līdz 2027. gadam, atspoguļojot spēcīgu vietējo un starptautisko interesi. (Microquanta Semiconductor)
- Greatcell Energy Austrālijā ir izstrādājusi patentētus perovskītu formulējumus un mērogojamas ražošanas tehnikas, koncentrējoties gan uz PV moduļiem, gan specializētām lietojumprogrammām, piemēram, portatīvās un iekštelpu enerģijas ieguvē. Uzņēmums sadarbojas ar nozares partneriem pilotprojektiem un cer uz komerciālu ražošanas uzsākšanu līdz 2026. gadam. (Greatcell Energy)
No 2025. līdz 2029. gadam šie uzņēmumi, visticamāk, veicinās straujus perovskītu saules šūnu ražošanas panākumus, ar būtiskiem ieguldījumiem stabilitātē, svina pārvaldībā un mērogojamā ražošanā. Kad nozares līderi virzās uz komercializāciju, sadarbība ar būvniecības, elektronikas un enerģijas nozarēm paātrinās perovskītu pieņemšanu, nosakot jaunus efektivitātes un izmaksu efektivitātes standartus fotovoltaikas tirgū.
Jaunatklājumi materiālu zinātnē: efektivitāte, stabilitāte un skalējamība
Halogēno perovskītu saules šūnas (PSC) ir strauji attīstījušās materiālu zinātnē, demonstrējot būtiskus uzlabojumus efektivitātē, stabilitātē un skalējamībā līdz 2025. gadam. Galvenie jaunatklājumi ražošanas procesos un materiālu inženierijā veicina komerciālu interesi un sagatavo pamatu plašākai pieņemšanai fotovoltaikas tirgū.
Efektivitātes uzlabojumi joprojām ir centrālā uzmanība. 2024. gadā sertificētās laboratorijas līmeņa perovskītu šūnas sasniedza jaudas konversijas efektivitātes (PCE) pārsniedz 26%, konkurējot ar izveidotiem silīcija tehnoloģijām. Jaunākās tandem šūnu arhitektūras, kas apvieno perovskītu ar silīciju, ir pārsniegušas 32% PCE izmēģinājumu demonstrācijās, gūstot labumu no selektīvas saskares inženierijas un uzlabotiem lādiņu transporta slāņiem. Ievērojami, Oxford PV paziņoja par pasaules rekordu 28,6% efektivitāti komerciāla lieluma tandem moduļiem, uzsverot progresu.
Stabilitāte, kas kādreiz bija liela izaicinājums PSC, tagad tiek risināta, izmantojot uzlabotu iesaiņošanu un rūpīgu kompozīcijas regulēšanu. Piemēram, neorganisko katjonu (piemēram, Cs+) un jauktu halogēna formulējumu izmantošana ir ievērojami uzlabojusi ierīces ilgmūžību reālās pasaules apstākļos. imec un Henkel ziņoja par sadarbību uz lielizmēra perovskītu moduļiem ar stabilu darbību, kas pārsniedz 2000 stundas, tuvojoties nozares standartiem komerciālai dzīvotspējai.
Skalējams ir arī redzami uzlabojumi. Ruļļu apstrāde un slota die izdrukāšana tiek optimizēta perovskītu slāņiem, ļaujot augstas caurlaidības ražošanu ar zemākām izmaksām salīdzinājumā ar tradicionālajiem fotovoltaikas materiāliem. Helia Photovoltaics uzsāka vienu no pirmajām komerciālajām perovskītu moduļu ražošanas līnijām Eiropā, izmantojot skalējamas tintes bāzes nogulsnēšanas tehnoloģijas, kas paredzētas ātrai izplatībai. Turklāt First Solar iegulda izmēģinājuma līmeņa perovskītu R&D, ar mērķi integrēt tandem ierīces esošajā ražošanas ekosistēmā.
Skatoties uz priekšu, nozares analītiķi prognozē, ka turpmākie materiālu uzlabojumi un procesu automatizācija ļaus perovskītu saules moduļiem sasniegt galveno ražošanu nākamo gadu laikā. Nozares dinamika tiek pastiprināta ar pētniecības institūtu un nozares līderu sadarbību, koncentrējoties uz atlikušajiem izaicinājumiem ilgtspējīgai stabilitātei un skalējamībai. Līdz 2026.–2027. gadam tirgus dalībnieki gaida sertificētu produktu uzsākšanu ēku integrētām fotovoltaikām un vieglām, elastīgām lietojumprogrammām, sagatavojot augsni plašākai augstas efektivitātes perovskītu saules tehnoloģijas izmantošanai.
Ražošanas izstrādnes: no laboratorijas līdz gigavatu mērām ražošanai
Halogēno perovskītu saules šūnu ražošanas pāreja no laboratorijas līmeņa pētījumiem uz gigavatu līmeņa ražošanu ir būtisks solis nākamas paaudzes fotovoltaikas komercializācijā. 2025. gada ievērojami progresu panākti perovskītu ražošanas procesos, izstrādājot ierīču stabilitāti, caurlaidību un reproducējamību. Dažas pionieru kompānijas un konsorciji demonstrē izmēģinājuma līnijas un agrīnas masveida ražošanas, signalizējot tuvākā gada pāreju uz plaša mēroga izvietošanu.
Viens no nozīmīgākajiem sasniegumiem ir skalējamu apklāšanas un drukāšanas tehniku izstrāde, piemēram, slota die apklāšana, asmens apklāšana un tintes izšpricēšana, kas ļauj vienmērīgu perovskītu slāņu noguldīšanu lielās platībās. Piemēram, Oxford PV izmanto šīs metodes integrētajā perovskītu uz silīcija tandem saules šūnu ražošanas līnijā, ar savu Brandenburgas ražotni Vācijā, kas mērķē uz simtiem megavatu ikgadējo jaudu. Uzņēmuma plānā ir paredzēta izplešanās uz gigavatu līmeņa ražošanu, ko atvieglo automatizētā apstrāde un iekšējās kvalitātes kontroles sistēmas.
Materiālu piegādes ķēdes arī nobriest. Greatcell Solar un Avantama piegādā augstas kvalitātes perovskītu izejmateriālus un īpašas tintes, kas pielāgotas rūpnieciskās ražošanas procesiem, samazinot partiju variabilitāti un atbalstot lielas ražošanas. Šie izejmateriāli ir kritiski svarīgi komerciālai izvietošanai nepieciešamajai ierīču vienveidībai un uzticamībai.
Ražotāji nodarbojas ar izaicinājumiem ilgstošai operatīvajai stabilitātei un vides izturībai, kas vēsturiski ierobežo perovskītu komercializāciju. 2025. gadā uzņēmumi, piemēram, Meyer Burger Technology AG, aktīvi uzlabo iesaiņošanas un barjeru filmu integrācijas tehnoloģijas, lai pagarinātu moduļu mūža ilgumu reālās pasaules apstākļos. Sadarbības iniciatīvas, piemēram, Eiropas perovskītu iniciatīva Eiropas Saules PV nozaru alianse, saskaņo pētījumus un nozares dalībniekus, lai izveidotu labākās ražošanas prakses standartus un paātrinātu perovskītu moduļu bankabilitāti (ESWIA).
Skatoties uz nākamajiem gadiem, ražotājiem sagaida, ka spēks palielināsies, kamēr izmēģinājuma līnijas pāries uz komerciālu izlaidi. Oxford PV un citi dalībnieki gaida, ka gigavatu līmeņa ražotnes uzsāks darbību līdz 2020. gadu beigām, ar tandem moduļiem, kas prognozēti pārsniegt 30% efektivitāti masveida ražošanā. Nozares skats kļūst arvien optimistiskāks, jo perovskītu saules moduļi ir vērsties, lai papildinātu silīcija PV un paplašinātu globālo saules tirgu, pieņemot, ka izturība un ražošanas mērogojamība turpinās uzlaboties.
Tirgus izmērs, izaugsmes prognozes un reģionālie trendi (2025–2029)
Halogēno perovskītu saules šūnu (PSC) sektors 2025. gadā tuvojas būtiskam posmam, jo vairāki ražošanas iniciatīvas pāriet no laboratorijām un izmēģinājuma līnijām uz komerciālu ražošanu. Globālais tirgus PSC ražošanai prognozēts pieredzēt strauju izaugsmi līdz 2029. gadam, ko virza izmaksu konkurētspējīga apstrāde, augsta jaudai konversijas efektivitāte un pieaugoši ieguldījumi mērogojamā ražošanā.
2025. gadā vadošie spēlētāji, piemēram, Oxford PV, mērķē uz sākotnējo komerciālo iznākumu perovskītu uz silīcija tandem moduļiem, izmantojot zemas temperatūras šķīduma apstrādi un ruļļu ražošanas tehnikas. Oxford PV rūpnīca Brandenburgā, Vācijā, plāno palielināt ražošanas jaudu, norādot uz pieaugošo pārliecību perovskītu ražošanas mērogojamībā. Uzņēmums mērķē uz moduļiem, kas pārsniegs 27% efektivitāti, kas ir standarts, kas apsteidz tradicionālās silīcija fotovoltaikas.
Vēl viena ievērojama tendence ir reģionālā ražošanas centru daudzveidība. Āzijā organizācijas, piemēram, Microquanta Semiconductor, iegulda izmēģinājuma līnijās un mēroga stratēģijās lielizmēra perovskītu moduļiem, koncentrējoties uz filmu vienveidības un stabilitātes uzlabošanu masveida ražošanas apstākļos. Tikmēr Tandem PV ASV ir paziņojis par plāniem izveidot iekšzemes ražošanas iekārtu, kas saskan ar federālajām prioritātēm lokalizētai tīras enerģijas ražošanai un piegādes ķēdes drošībai.
No 2025. līdz 2029. gadam globālais perovskītu saules šūnu ražošanas tirgus prognozēts pieaugt divciparu gada pieauguma tempo. Šis ievērojamais paplašinājums tiek atbalstīts ar pieaugošām saistībām gan no sabiedrības, gan privātā sektora, lai dekarbonizētu enerģijas sistēmas, un ar mērogojamu ražošanas tehniku attīstību, piemēram, slota die apklāšanu, tvaika depozīciju un tintes izšpricēšanu.
- Eiropa, visticamāk, vadīs agrīnu komerciālu pieņemšanu, ko atbalsta spēcīgas politikas stimulācijas un nozares partnerattiecības. Eiropas Savienības SolarPower Europe prognozē pieaugošu perovskītu tehnoloģiju integrāciju reģiona saules ražošanas ekosistēmā no 2025. gada.
- Āzijas un Klusā okeāna reģionā, it īpaši Ķīnā, Dienvidkorejā un Japānā, strauji tiek veidota tehniskā kapacitāte un piegādes ķēdes infrastruktūra PSC ražošanai, koncentrējoties gan uz vietējo izvietošanu, gan eksportēšanas potenciālu.
- Ziemeļamerikā gaidāms pieaugums ražošanas aktivitātēs, ko katalizē ASV Inflācijas samazināšanas likuma sniegtie stimuli un iniciatīvas, lai nodrošinātu augsto PV ražošanu.
Skatoties uz priekšu, halogēno perovskītu saules šūnu ražošanas konkurētspējīgā vide tiks veidota ar pastāvīgiem uzlabojumiem ierīču stabilitātē, vides drošībā un izmaksu efektīvā mērogošanā, ar pieaugošo komerciālo ražotņu skaitu, kas sagaidāms globāli līdz 2029. gadam.
Konkurētspējīga vide: esošie dalībnieki vs. perovskītu inovatīvie uzņēmumi
Halogēno perovskītu saules šūnu ražošanas konkurētspējīgā vide 2025. gadā veidojas no esošo fotovoltaikas (PV) ražotāju mijiedarbības un strauji pieaugoša perovskītu inovatoru kopuma. Tradicionālie silīcija PV ražotāji, piemēram, Trina Solar un JinkoSolar, joprojām dominē globālajos moduļu piegādēs, paļaujoties uz mērogošanas ekonomiku un nobriedušām ražošanas infrastruktūrām. Tomēr nepārtrauktais virzījums uz augstākām efektivitātēm un zemākām izmaksām ir paātrinājis ieguldījumus perovskītu tehnoloģijās, gan esošajās portfelī, gan starp specializētiem start-up uzņēmumiem.
Vairāki esošie dalībnieki ir uzsākuši sadarbības iniciatīvas vai pētniecību iekšēji, lai integrētu perovskītu slāņus kā tandem šūnas virs silīcija, cenšoties pārsniegt vienas jūras efekta drošības griestus. Piemēram, First Solar ir paziņojis par pētījumu programmām, kas izpēta perovskītu uz plānas filmas tandem arhitektūru, savukārt Hanwha Solutions ir izveidojis partnerības ar pētniecības institūtiem, lai novērtētu perovskītu-silīcija hibrīda moduļus. Šie centieni ir iedvesmoti no nesenajiem laboratorijas sasniegumiem, piemēram, sertificētās tandem šūnu efektivitātes, kas pārsniedz 29%, ar prognozēm, ka komerciālo moduļu efektivitāte pārsniegs 25% nākamo pāris gadu laikā.
Vienlaikus perovskītu inovatīvi uzņēmumi ir strauji virzījušies no laboratorijas līmeņa prototipiem uz pilotražošanas mērogiem. Uzņēmumi, piemēram, Oxford PV un Heliatek ir izveidojuši priekškomerciālas ražošanas līnijas Eiropā, mērķējot uz sākotnējiem apjomiem demonstrācijas projektiem un augstas vērtības lietojumprogrammām. Piemēram, Oxford PV ziņoja par pirmo perovskītu uz silīcija tandem moduļu piegādi partneriem 2024. gadā, ar plāniem palielināt ražošanu 2025. gadā. Līdzīgi, Meyer Burger Technology AG ir atklājusi stratēģiskas investīcijas perovskītu R&D un paziņojusi par tandēma moduļu izmēģinājuma ražošanu.
Nākamajos pāris gados tiek gaidīts, ka starp divām grupām notiks pakāpeniska konverģence. Daži esošie dalībnieki iegādājas vai licenzē perovskītu tehnoloģijas, kamēr dažas inovācijas meklē kopīgas uzņēmējdarbības iespējas mērogošanai un bankablam. Izaicinājumi joprojām pastāv, jo īpaši attiecībā uz perovskītu slāņu ilgtermiņa stabilitāti un lielizmēra vienveidību, kā arī piegādes ķēdes attīstību specializētiem izejmateriāliem. Nozares iestādes, piemēram, IEA PVPS, prognozē pieaugošu izmēģinājumu izvietojumu un lauka testēšanu līdz 2026. gadam, ar nozīmīgu komerciālā tirgus ienākšanu, kas gaidāma 2020. gadu beigās.
Kopumā 2025. gada konkurētspējīgā vide raksturojas ar ātru tehnisko progresu, stratēģiskām aliansēm un piesardzīgi optimistisku perspektīvu, jo gan esošie dalībnieki, gan perovskītu inovatīvi start-up uzņēmumi steidzas definēt nākamo saules šūnu ražošanas paaudzi.
Piegādes ķēde un izejvielu apsvērumi
Halogēno perovskītu saules šūnu (PSC) ražošanai ir nepieciešama sarežģīta un attīstīga piegādes ķēde attiecībā uz priekšējo materiālu, substrātu, iesaiņojumu un ražošanas iekārtu nodrošināšanu. 2025. gadā, kad nozare pārceļas no laboratorijas uz tirgu, šo materiālu iegāde un konsekvence ir kritiska gan ražošanas palielināšanai, gan ierīču uzticamības nodrošināšanai. Galvenie izejmateriāli ietver svina vai tin halogēnus, organiskos katjonus, piemēram, metilammoniju vai formamidīna sāļus, un neorganiskos halogēnus, turklāt tiek veikti pētījumi par svina brīvas alternatīvas sastāvu.
Lielākie ķīmiskie piegādātāji ir palielinājuši jaudu, lai nodrošinātu augstas kvalitātes perovskītu izejmateriālus, reaģējot uz pieaugošu pieprasījumu no izmēģinājuma līnijām un agrīnām komerciālām piegādēm. Piemēram, Merck KGaA (dažos reģionos darbojoties kā Sigma-Aldrich) un Strem Chemicals, Inc. ir paplašinājuši savu portfeli, iekļaujot pielāgotas sintetizētas perovskītu sāļus un starpproduktus, koncentrējoties uz ultraaugstu tīrību, lai minimizētu ierīču defektus. Tas ir nodrošinājis stabilu piegādi pētniecībai, izmēģinājumu ražošanai un sākotnējām komerciālajām moduļu līnijām.
Piegādes ķēdes izturība ir kļuvusi par uzmanības centru, kad PSC pāriet no laboratorijas uz tirgu. Stiklu un elastīgu polimēru substrāti tiek iegūti no izveidotiem piegādātājiem, piemēram, Corning Incorporated, kas ir izstrādājusi stikla kompozīcijas, kas pielāgotas perovskītu stabilitātei un caurredzamībai. Iesaiņošanas materiāli — kritiskā ierīču ilgmūžības nodrošināšanai — tiek piegādāti no uzņēmumiem, piemēram, Dow un DuPont, kas pielāgo savas fotovoltaikas iesaiņošanas ķīmijas, lai apmierinātu mitruma un UV jutīgumu perovskītiem.
2025. gadā iekārtu ražotāji ievieš risinājumu apstrādes un tvaika depozīcijas sistēmas, kas īpaši paredzētas perovskītu slāņiem. Meyer Burger Technology AG palielina tandem šūnu ražošanas līnijas, kas integrē perovskītu noguldīšanu ar izveidotām silīcija metodēm, savukārt MBRAUN nodrošina kontrolētas atmosfēras apstrādes vidi, kas ir būtiska, lai rīkotos ar jutīgas perovskītu materiāliem.
Apskatot nākotni, perovskītu piegādes ķēde, visticamāk, ātri nobriedīs, kad komerciālā interese pieaugs. Nozares konsorciji, piemēram, PEPPER, ko koordinē Helmholtz-Zentrum Berlin, veicina starpnozaru sadarbību, lai risinātu mērogojamības, izmaksu un vides problēmas. Pastāvīgi uzlabojumi materiālu tīrībā un iesaiņošanā, kā arī drošas, daudzveidīgas metālu halogēnu un organisko izejmateriālu iepirkšanas stratēģijas kalpos par pamatu uzticamās perovskītu saules šūnu ražošanas palielināšanai līdz 2025. gadam un vēlāk.
Regulējošie, standartizācijas un ilgtspējības virzītāji
Regulējošā, standartizācijas un ilgtspējības vide halogēno perovskītu saules šūnu (PSC) ražošanai ātri attīstās, jo tehnoloģija tuvojas komerciālai dzīvotspējai 2025. gadā. Galvenās regulējošās iestādes un nozares alianses strādā pie testēšanas protokolu, vides rādītāju un atbildīgas ražošanas prakses izveides, kas atbalsta tirgus ieviešanu un palielināšanu.
Standartizācijas centieni ir kritiski svarīgi PSC plašai pieņemšanai. Starptautiskā elektrotehniskā komisija (IEC) uzsākusi īpašu standartu izstrādāšanu perovskītu PV moduļiem, koncentrējoties uz stabilitāti, drošību un veiktspēju dažādos vides apstākļos. UL Solutions ir arī sākusi sertificēt perovskītu bāzes moduļus saskaņā ar esošajiem PV moduļu drošības standartiem, un tiek īstenoti izmēģinājuma projekti, lai pielāgotu protokolus perovskītu specifiskajām īpašībām.
Regulācijās Eiropas Savienība ir vadošajā lomā ar “Saules PV nozaru alianse”, kurā iekļauta perovskītu tehnoloģija tās ceļvedī iekšējo saules piegādes ķēžu stiprināšanai un vides dizaina un beigu dzīves prasību ieviešanai, kas ir daļa no Zaļā darījuma rūpniecības plāna (Eiropas Komisija). ASV Otrā enerģijas departaments finansē demonstrācijas projektus halogēno perovskītu moduļiem, integrējot vides veselības un drošības (EHS) novērtējumus, lai risinātu bažas par svina saturu un dzīves cikla ietekmi.
Ilgtspējības virzītāji nosaka ražošanas izvēles. Lielās ražošanas uzņēmumi, piemēram, Oxford PV un Microquanta Semiconductor, investē slēgtā rūpniecībā, šķīdinātāju atgūšanu un iesaiņošanas risinājumos, lai mazinātu svina noplūdi, kas ir joma, ko arvien vairāk regulē. Šie uzņēmumi arī piedalās vairāku pušu sadarbībās, lai definētu pārstrādes ceļus un izstrādātu svina brīvas vai svina samazinātas perovskītu kompozīcijas.
Apskatot nākotni, no 2025. gada ir sagaidāms, ka regulējošie un standartizācijas ietvari tiks stingrāk kontrolēti, it īpaši attiecībā uz bīstamajām vielām, moduļu izturību un pārstrādi. Nozares iestādes, piemēram, Intersolar Europe, prognozē, ka harmonizēti standarti tiks izveidoti 2-3 gadu laikā, ļaujot bankabilitāti un apdrošināšanu perovskītu saules produktiem. Turklāt ilgtspējības sertifikācijas, piemēram, tās, ko uzrauga SolarPower Europe, visticamāk, arvien vairāk spēlēs nozīmīgu lomu lielu saules projektu iepirkuma lēmumos.
Kopsavilkumā, lai gan 2025. gads ir izšķirošs gads halogēno perovskītu saules šūnu ražošanā, regulāciju, standartizācijas un ilgtspējības mijiedarbība tiek gaidīta, lai pastiprinātos, ietekmējot ieguldījumu un komercializācijas stratēģijas visā nozarē.
Nākotnes izskats: traucējošais potenciāls, izaicinājumi un nākamās paaudzes pieteikumi
2025. gadā halogēno perovskītu saules šūnu (PSC) ražošana atrodas izšķirošā krustojuma punktā, ko raksturo strauji progress skalēšanā, stabilitātē un integrācijas potenciālā. Perovskītu fotovoltaiku traucējošais solījums slēpjas augstās jaudas konversijas efektivitātēs (PCE), zemas temperatūras šķīduma apstrādājamībā un elastīgu substrātu saderībā. Daudzas pētniecības grupas un komerciālas iestādes ir ziņojušas par sertificētiem vienjūdžu PCE pārsteidzējoši 25%, ar tandem perovskītu-silīcija šūnām, kas jau pārsniegušas 30% laboratorijas apstākļos. Oxford PV, kas ir līderis perovskītu-silīcija tandem šūnās, virzās uz komerciāla mēroga ražošanu, mērķējot uz moduļiem ar efektivitāti virs 28% un plānu masveida izvietojumam tuvākajos pāris gados.
Neskatoties uz šiem uzlabojumiem, joprojām pastāv vairāki ražošanas saistīti izaicinājumi, pirms plaša mēroga komercializācija. Stabilitāte ilgstošas apgaismošanas, mitruma un termiskās ciklošanas laikā ir centrāls jautājums, jo tradicionālie perovskītu slāņi ir pakļauti degradācijai. Nesenie jauninājumi iesaiņošanā un saskares inženierijā, kuru izstrādā uzņēmumi, piemēram, First Solar sadarbojoties ar pētniecības īstenotājiem, tiek prognozēti, ka pagarinās darbības laiku līdz 25 gadiem, tuvojoties izveidotām fotovoltaikas tehnoloģijām.
- Ražošanas mērogošana: Ruļļu un slota die apklāšanas metodes tiek aktīvi izstrādātas, lai ļautu lielizmēra, augstas caurlaidības ražošanu. Hanwha Solutions un Solliance Solar Research izmēģina šīs mērogojamās ražošanas tehnikas, ar paredzēto komerciālo moduļu ražošanu līdz 2026. gadam.
- Materiālu piegāde un ilgtspēja: Svina toksicitāte joprojām ir regulējošs jautājums, kas mudina centienus uz svina brīvu perovskītu sastāvu. Piegādes ķēdes stratēģijas attīstās, un vadošie piegādātāji, piemēram, Merck KGaA, nodrošina augstas kvalitātes izejmateriālus un sadarbojas, lai risinātu pārstrādes risinājumus, lai risinātu vides ietekmi.
- Integrācija un nākamās paaudzes lietojumprogrammas: PSC unikālās īpašības — vieglums, daļēja caurredzamība un maināmi joslas platumi — katalizē pielietojumus ēku iekļautajā fotovoltaikā (BIPV), lauksaimniecības fotovoltaikā un tandem moduļiem kosmosā un portatīvajām elektroniskām ierīcēm. Heliatek un GCL Systems Integration Technology pēta elastīgus un caurspīdīgus perovskītu moduļus, kas mērķēti uz ieviešanu pilsētu un ārpus tīkla vidēs.
Nākotnē ir gaidāms, ka nākamajos gados notiks pirmie komerciālie perovskītu moduļu izlaišanas projekti, īpaši nišas tirgos, kur viņu unikālās priekšrocības pārspēj izmaksas un ilgmūžības bažas. Pastāvīgas inovācijas ražošanā, materiālos un ierīču arhitektūrā, ko atbalsta spēcīgas nozares un akadēmisko partnerību, tiek gaidīts, lai samazinātu izmaksas un uzlabotu uzticamību, nostādot halogēno perovskītu saules šūnas kā potenciāli traucējošu spēku globālajā saules tirgū.
Avoti un atsauces
- Helmholtz-Zentrum Berlin
- Oxford PV
- Meyer Burger Technology AG
- Microquanta Semiconductor
- Saules enerģijas nozares asociācija (SEIA)
- Saule Technologies
- Hanwha Q CELLS
- imec
- Henkel
- Helia Photovoltaics
- First Solar
- Avantama
- Tandem PV
- SolarPower Europe
- Trina Solar
- JinkoSolar
- Heliatek
- Strem Chemicals, Inc.
- DuPont
- MBRAUN
- UL Solutions
- Eiropas Komisija
- Intersolar Europe
- Solliance Solar Research
