Turinio Lentelė
- Vykdomoji santrauka: 2025 metų apžvalga ir pagrindiniai išsinešimai
- Halido perovskito saulės elementų gamyba: pagrindinės technologijos ir procesai
- Vyriausybes žaidėjai ir pradininkai (2025—2029)
- Medžiagų mokslo proveržiai: efektyvumas, stabilumas ir mastelio didinimas
- Gamybos pažanga: iš laboratorijos į gigavato mastelio gamybą
- Rinkos dydis, augimo prognozės ir regioninės tendencijos (2025–2029)
- Konkurencinė aplinka: tradiciniai gamintojai ir perovskito novatoriai
- Tiekimo grandinė ir žaliavų svarstymai
- Reguliavimo, standartizavimo ir tvarumo veiksniai
- Ateities perspektyvos: trikdanti potencialas, iššūkiai ir naujos kartos taikymai
- Šaltiniai ir nuorodos
Vykdomoji santrauka: 2025 metų apžvalga ir pagrindiniai išsinešimai
2025 m. halido perovskito saulės elementų (PSC) gamyba pasiekė kritinę ribą tarp pažangių tyrimų pasiekimų ir komercinės gamybos pradžios. Per pastaruosius metus sektorius pastebimai pažengė tiek prietaisų efektyvumo, tiek proceso mastelio didinimo srityse, kurias skatino bendradarbiavimas tarp mokslinių tyrimų institucijų ir pramonės gamintojų. Laboratorinėse merginės perovskito saulės elementų energijos konversijos efektyvumas dabar reguliariai viršija 25%, artėdamas prie įprastų silikoninių fotovoltinių elementų, o tandeminiai perovskito-silikono struktūros netgi viršija 29% sertifikatuose testuose (Helmholtz-Zentrum Berlin).
Kalbant apie gamybą, 2025 m. pastebime poslinkį nuo pirminės sukimosi padengimo ir garų nusodinimo technikų link mastelio didinimo metodų, tokių kaip plokšti dažai ir rašaliniai spausdinimo metodai, leidžiančių gaminti didesnio ploto modulius. Pramoninės įmonės, tokios kaip Oxford PV ir Meyer Burger Technology AG, pradėjo prieškomercinius pilotinius linijas, demonstruojančias pusiau automatizuotą perovskito ant silikono tandeminio modulių gamybą. Šiems pastangoms paremtos investicijos į ritininės gamybos įrangą ir uždarymo technologijas, siekiant išspręsti perovskito sluoksnių stabilumo ir drėgmės jautrumo problemas.
Medžiagų tiekimo grandinės kritiniams pirmtakams, tokiems kaip švino jodidas, metilamonis ir formamidinio druskos, kuriami paraleliai, su chemijos tiekėjais, tokiais kaip Merck KGaA, plečiančiais savo pasiūlymus, kad atitiktų augančią aukštos grynumo perovskito medžiagų paklausą. Be to, buvo padaryta pažanga švino valdymo ir perdirbimo protokolų srityje, siekiant sumažinti aplinkos problemas, kurios yra būtinos norint gauti reguliavimo patvirtinimą ir rinkos priėmimą.
Žvelgiant į ateitį, tikimasi, kad artimiausius kelerius metus Europoje ir Azijoje bus pirmosios komercinės gamybos linijos perovskito-silikono tandeminiai moduliai, kur daugelis gigavato mastelio gamyklų jau buvo paskelbtos arba statomos (Oxford PV). Pramonės sutarimu tikimasi, kad modulių ilgaamžiškumas ir veikimo stabilumas atitiks IEC sertifikavimo standartus, atveriant kelią plačiai priėmimui ant stogų ir komunalinių sistemų.
Pagrindiniai 2025 m. išsinešimai:
- Laboratorinių perovskito elementų efektyvumas reguliariai viršija 25%, o tandem moduliai artėja prie 30%.
- Mastelio gamyba pereina į plokščio dažymo ir ritininės gamybos procesus, su veikiančiomis pilotinėmis linijomis.
- Medžiagų tiekimo grandinės ir perdirbimo praktika brandinamos sprendžiant aplinkos ir reguliavimo poreikius.
- Pirmosios komercinės produkcijos laukiamos 2025–2026 metų pabaigoje, o Europa ir Azija pirmauja diegiant.
Halido perovskito saulės elementų gamyba: pagrindinės technologijos ir procesai
Halido perovskito saulės elementų gamyba per pastarąjį dešimtmetį smarkiai evoliucionavo, o 2025 m. yra svarbus perėjimas nuo laboratorinių naujovių iki pramoninio masto diegimo. Pagrindinės technologijos koncentruojasi į mastelio didinimo nusodinimo metodus, medžiagų stabilumo gerinimą ir integraciją su esama fotovoltine (PV) infrastruktūra.
Pagrindinė tendencija 2025 m. yra mastelio didinimo gamybos technikų pažanga, leidžianti gaminti didelio ploto, vienodų perovskito plėvelių. Technologijos, tokios kaip plokšti dažai, peilių padengimas ir rašaliniai spausdinimo metodai, pereina iš pilotinių linijų į pusiau komercinę gamybą, o tokios įmonės kaip Oxford PV ir Microquanta Semiconductor aktyviai demonstruoja didelio pralaidumo perovskito sluoksnių gamybą. Šios metodikos siūlo pranašumų medžiagų panaudojimui ir suderinamumui su ritininės gamybos (R2R) procesais, būtinais sumažinant gamybos kaštus ir didinant pralaidumą.
Medžiagų stabilumas išlieka svarbiausiu 2025 m. gamybos procesu. Pažanga uždarymo technologijose ir tvirčių krūvio transportavimo sluoksnių naudojimas žymiai pagerino perovskito saulės elementų veikimo trukmę. Pavyzdžiui, Oxford PV pranešė apie perovskito ant silikono tandeminio modulių, kurie atitinka Tarptautinės elektrotechninės komisijos (IEC) tarnavimo standartus, rodiklius, rodančius minimalų degradaciją po tūkstančių valandų pagreitinto testavimo. Šie pasiekimai remiasi naujų pasyvavimo technikų plėtra ir priedų naudojimu, siekiant sumažinti jonų migraciją ir drėgmės prasiskverbimą.
Integracija su esamomis silikono PV gamybos linijomis yra dar viena 2025 m. pasiekimas. Hibridinės tandeminės architektūros, kurių perovskito sluoksniai dedami ant tradicinių silikono elementų, plečiamos kelių pramonės žaidėjų. Hanwha Q CELLS ir Meyer Burger Technology AG aktyviai investuoja į savo gamybos linijų pritaikymą perovskito-silikono tandeminiams modulams, pasinaudodamos savo įsitvirtinusiomis tiekimo grandinėmis ir kokybės kontrolės sistemomis.
Žvelgiant į ateitį, halido perovskito saulės elementų gamybos perspektyvos koncentruojasi į tolesnius pralaidumo, derlingumo ir prietaisų ilgaamžiškumo gerinimus. Pramonės bendradarbiavimas ir standartizavimo pastangos, kurių vadovaujamos organizacijos tokios kaip IEA Fotovoltinės energijos sistemų programa (IEA-PVPS) ir Saulės energijos pramonės asociacija (SEIA), tikimasi, skubins geriausių praktikų priėmimą ir palengvins rinkos patekimą. Iki 2027 m. šių gamybos procesų brandinimas galėtų leisti perovskito PV tiesiogiai konkuruoti su turimomis silikono technologijomis tiek efektyvumo, tiek kainos prasme, nustatant platus komercinis diegimas.
Vyriausybes žaidėjai ir pradininkai (2025—2029)
2025 m. halido perovskito saulės elementų (PSC) gamybos kraštovaizdžio formuoja startuoliai, įsitvirtinę fotovoltinių gamintojai ir tyrimų pagrindu veikiančios įmonės. Pagrindiniai žaidėjai pereina nuo laboratorinių proveržių į pramoninę gamybą, siekdami išspręsti stabilumo, mastelio didinimo ir aplinkos problemas, tuo pačiu didindami prietaisų efektyvumą.
- Oxford PV išlieka pirmaujančia perovskito-silikono tandeminio saulės elementų komercinimo srityje. Įmonė padidino savo gamybos liniją Vokietijoje, planuodama tiekti modulius, kurie viršys 27% efektyvumą. Oxford PV procesas atidžiai stebimas, nes tai viena iš pirmųjų, perkelianti perovskito technologiją nuo pilotinių linijų į gigavimo masto produkciją, orientuojantis tiek į stogo, tiek į komunalinius diegimus iki 2026 metų. (Oxford PV)
- Saule Technologies, įsikūrusi Lenkijoje, tapo didelės apimties lanksčių perovskito saulės elementų gamybos pionierė, naudodama rašalinį spausdinimą. Saule diegė pusiau skaidrius PSC modulius, naudojamus integruotai fotovoltikai (BIPV) ir plečia gamybą, siekdama patenkinti augančią paklausą Europos statybų ir IoT rinkose. Įmonės gamybos įmonė, veikusi nuo 2022 m., nuolat didina savo metinę gamybos pajėgumą, o tolesnė plėtra numatyta iki 2027 m. (Saule Technologies)
- Hanwha Q CELLS ir LONGi Green Energy Technology, abu globalūs lyderiai silikono PV srityje, investavo į R&D partnerystę dėl tandeminių perovskito-silikono modulių. Hanwha Q CELLS įsteigė tyrimų centrus Europoje ir Pietų Korėjoje, skirtus perovskito integracijos plėtrai, tikintis komercinio diegimo prieš 2028 m. LONGi bendradarbiavimas su pirmaujančiomis akademinėmis grupėmis koncentruojasi į ritininę gamybą ir pramonines uždarymo metodikas, siekiant pagerinti perovskito modulių ilgaamžiškumą. (Hanwha Q CELLS; LONGi Green Energy Technology)
- Microquanta Semiconductor Kinijoje yra viena pirmųjų įmonių, gaminančių perovskito saulės modulius masiniu būdu, taikydama skalę didinančius slot-die padengimo ir uždarymo metodus. Microquanta orientuojasi į komunalinių energijos plantacijų sektorių ir plečia savo metinę gamybos pajėgumą iki kelių šimtų megavatų iki 2027 m., kas atspindi tvirtą vidaus ir tarptautinį susidomėjimą. (Microquanta Semiconductor)
- Greatcell Energy Australijoje sukūrė patentuotus perovskito formulių ir mastelio didinimo gamybos metodus, orientuodama tiek į PV modulius, tiek į specializuotas taikymas, tokiems kaip nešiojamoji energija ir vidaus energijos surinkimas. Įmonė bendradarbiauja su pramonės partneriais pilotinėms diegti ir siekia komercinio masto gamybos iki 2026 m. (Greatcell Energy)
Nuo 2025 iki 2029 metų šioms įmonėms tikimasi raketo greitumu paspartinti perovskito saulės elementų gamybos šuolius, investuojant į stabilumą, švino valdymą ir škalo dydį. Kaip pramonės lyderiai siekia komercinimo, partnerystės su statybų, elektronikos ir energetikos sektoriais paspartins perovskito priėmimą, nustatydamos naujus efektyvumo ir kaštų efektyvumo standartus fotovoltinėje rinkoje.
Medžiagų mokslo proveržiai: efektyvumas, stabilumas ir mastelio didinimas
Halido perovskito saulės elementai (PSC) greitai pažengė medžiagų moksle, pastebimai pagerindami efektyvumą, stabilumą ir mastelio didinimą 2025 m. Pagrindiniai proveržiai gamybos procesuose ir medžiagų inžinerijoje skatina komercinį susidomėjimą ir padeda paruošti platesnį priėmimą fotovoltinės rinkoje.
Efektyvumo padidėjimas išlieka pagrindiniu dėmesio centru. 2024 m. sertifikuoti laboratoriniai perovskito elementai pasiekė energijos konversijos efektyvumą (PCE) virš 26%, konkuruojant su nustatytais silikono technologijomis. Naujai sukurtos tandeminės įrenginiai—derinant perovskitus su silikonu—viršijo 32% PCE pilotiniuose demonstravimuose, pasinaudojant selektyvios sąsajų inžinerijos ir geresnių krūvio transportavimo sluoksnių nauda. Ypač Oxford PV paskelbė pasaulio rekordą 28,6% efektyvumą komercinės dydžio tandeminiams moduliams, pabrėždama greitą pažangos tempą.
Stabilumas, anksčiau buvęs didelis iššūkis PSC, dabar sprendžiamas per pažengusius uždarymo metodus ir atidžiai pasirinktą kompozicinį derinį. Pavyzdžiui, organinių katijonų (pvz., Cs+) ir mišrių halidų formulių naudojimas žymiai pagerino prietaisų ilgaamžiškumą realiomis sąlygomis. imec ir Henkel pranešė apie bendradarbiavimą kuriant didelio ploto perovskito modulius, kurie stabiliai veikia daugiau nei 2,000 valandų, artėjant prie pramoninių standartų komercinei gyvybingumui.
Mastelio didinimas taip pat pajuto ryškius patobulinimus. Ritininio padengimo ir slot-die spausdinimo metodai optimizuojami perovskito sluoksniams, leidžiančius didelio pralaidumo gamybą, žemesnėms išlaidoms nei tradicinės fotovoltinės medžiagos. Helia Photovoltaics pristatė vieną iš pirmųjų komercinių perovskito modulių gamybos linijų Europoje, naudodama mastelio didinimo dažų nusodinimo metodus, skirtus greitai plėtrai. Be to, First Solar investuoja į pilotinę perovskito R&D, siekdama integruoti tandeminiai prietaisai į savo esamą gamybos ekosistemą.
Žvelgiant į ateitį, pramonės analitikai tikisi, kad nuolatiniai medžiagų tobulinimai ir procesų automatizavimas leis perovskito saulės modulams pasiekti įprastą gamybą per artimiausius kelerius metus. Šio sektoriaus progresą parama skatina bendradarbiavimas tarp tyrimų institutų ir pramonės lyderių, koncentruojantis į likusių ilgalaikio stabilumo ir mastelio didinimo iššūkių sprendimą. Iki 2026–2027 metų tikimasi, kad rinkos dalyviai pristatys sertifikuotas prekes, skirtas integruotai fotovoltikai ir lengvoms, lankstiems sprendimams, nustatant bazę platesniam efektyvių perovskito saulės technologijų diegimui.
Gamybos pažanga: iš laboratorijos į gigavato mastelio gamybą
Halido perovskito saulės elementų gamybos perėjimas iš laboratorinės gamybos į gigavato mastelio gamybą yra svarbus etapas komercinant ateities fotovoltines technologijas. 2025 m. buvo padaryta didelė pažanga didinant perovskito gamybos procesus, pastebint reikšmingus pasiekimus prietaisų stabilumo, pralaidumo ir reprodukcijos srityse. Kelios novatoriškos įmonės ir konsorciumai demonstruoja pilotines linijas ir pradinius masinės gamybos etapus, signalizuojantys artima persikėlimą į didelio apimties diegimą.
Vienas reikšmingas pasiekimas buvo mastelio didinimo padengimo ir spausdinimo metodų, tokių kaip slot-die padengimas, peilių padengimas ir rašaliniai spausdinimo metodai, plėtra, leidžianti vienodai padengti perovskito sluoksnius dideliais plotais. Pavyzdžiui, Oxford PV šias technikas taiko savo integruotoje perovskito ant silikono tandeminio saulės elementų gamybos linijoje, o jos Brandenburg gamykla Vokietijoje siekia pasiekti šimtus megavatų metinės gamybos pajėgumo. Įmonės planas numato plėtrą į gigavato mastelio produkciją, naudodamas automatizuotą valdymą ir linijinę kokybės kontrolės sistemas.
Medžiagų tiekimo grandinės taip pat bręsta. Greatcell Solar ir Avantama tiekia aukštos grynumo perovskito pirmtakus ir specializuotus dažus, pritaikytus pramoninės gamybos procesams, mažindami partijos į partiją kintamumą ir palaikydami didelio tūrio gamybą. Šie komponentai yra būtini siekiant užtikrinti prietaisų vienodumą ir patikimumą, kurie yra būtini komerciniam diegimui.
Gamintojai sprendžia ilgalaikio veikimo stabilumo ir aplinkos tvirtumo iššūkius, kurie istoriškai riboja perovskito komercializavimą. 2025 m. tokios įmonės kaip Meyer Burger Technology AG aktyviai tobulina uždarymo ir barjerinių plėvelių integracijos metodus, siekdamos pailginti modulių ilgaamžiškumą realiomis sąlygomis. Bendradarbiavimo iniciatyvos—tokios kaip Europos perovskito iniciatyva pagal Europos saulės PV pramonės aljansą—sujungia tyrimų ir pramonės dalyvius, kad būtų nustatyti geriausi gamybiniai standartai ir paspartinta perovskito modulių bankininkavimas (ESWIA).
Žvelgiant į artimiausius kelerius metus, tikimasi, kad gamintojai didins pajėgumus, kai pilotinės linijos pereina prie komercinės gamybos. Oxford PV ir kiti žaidėjai tikisi, kad gigavimo lygio gamyklos pradės veikti iki vėlyvųjų 2020-ųjų, o tandeminiai moduliai turėtų viršyti 30% efektyvumą masinėje gamyboje. Pramonės perspektyvos vis optimistiškesnės, o perovskito saulės moduliai turėtų papildyti silikonines PV ir plėsti globalią saulės rinką, jei tvirtumas ir gamybos mastelis toliau gerės.
Rinkos dydis, augimo prognozės ir regioninės tendencijos (2025–2029)
Halido perovskito saulės elementų (PSC) sektorius 2025 m. artėja prie lemiamo etapo, kai kelios gamybos iniciatyvos pereina iš laboratorinių ir pilotinių linijų į komercinę gamybą. Pasaulinė PSC gamybos rinka prognozuojama, kad patirs tvirtą augimą iki 2029 m., kurį skatina konkurencingos kainos apdorojimas, aukštesnis energijos konversijos efektyvumas ir didėjanti investicijų į mastelio didinimo gamybą.
2025 m. tokie pagrindiniai žaidėjai kaip Oxford PV siekia pradėti pirmąją komercinę perovskito-ant-silikono tandeminių modulių diegimą, pasitelkdami žemo temperatūros sprendimų apdorojimo ir ritininės gamybos metodus. Oxford PV gamykla Brandenburg an der Havel, Vokietijoje, planuoja didinti gamybos pajėgumus, rodydama didėjantį pasitikėjimą perovskito gamybos mastelio didinimu. Įmonė siekia tiekti modulius, kurie viršys 27% efektyvumą, norma, viršijančia standartinius silikono fotovoltinius elementus.
Kitas pastebimas tendencijų bruožas yra regioninė gamybos centrų diversifikacija. Azijoje tokios organizacijos kaip Microquanta Semiconductor investuoja į pilotines linijas ir didinimo strategijas didelio ploto perovskito moduliams, koncentruojantis į plėtrą gamybos sąlygoms. Tuo tarpu Tandem PV Jungtinėse Valstijose paskelbė apie planus kurti nacionalinę gamyklą, atitinkančią federalinius prioritetus dėl vietinio švarios energijos gamybos ir tiekimo grandinės saugumo.
Nuo 2025 iki 2029 metų pasaulinė perovskito saulės elementų gamybos rinka prognozuojama augti dvigubo skaičiaus metine augimo norma. Šis tvirtas plėtra paremtas didėjančiu įsipareigojimu tiek viešajame, tiek privačiajame sektoriuje dekarbonizuoti energijos sistemą ir dėl mastelio didinimo gamybos technikų brandinimo, tokių kaip slot-die padengimas, garų nusodinimas ir rašaliniai spausdinimo metodai.
- Europa tikimasi pirmaujančios pirmosios komercinės adaptacijos, kurią remia stiprios politikos skatinamos ir pramonės partnerystės. Europos Sąjungos SolarPower Europe prognozuoja, kad perovskito technologijos integracija didės regione iš/photo-tvoltinių ekosistemos nuo 2025 metų.
- Azijos ir Ramiojo vandenyno regionas, ypač Kinija, Pietų Korėja ir Japonija, greitai didina techninius pajėgumus ir tiekimo grandinės infrastruktūrą, skirdamas dėmesį tiek vidaus diegimui, tiek eksportui.
- Šiaurės Amerika greičiausiai tapo gamybos veiklos bangos liudytoja, sukrėtusios paskatas, teikiamas pagal JAV Infliacijos mažinimo įstatymą ir iniciatyvas dėl pažangios PV gamybos.
Žvelgiant į ateitį, konkurencinė aplinka halido perovskito saulės elementų gamyboje bus formuojama nuolatiniais pagerinimais prietaisų stabilumo, aplinkos saugos ir efektyvaus mastelio didinimo srityje, o vis daugiau komercinių gamyklų tikimasi, kad veiks visame pasaulyje iki 2029 m.
Konkurencinė aplinka: tradiciniai gamintojai ir perovskito novatoriai
Konkurencinė aplinka halido perovskito saulės elementų gamyboje 2025 m. formuojama tradicinių fotovoltinių (PV) gamintojų ir sparčiai augančių perovskito technologijų novatorių. Tradiciniai silikoniniai PV gamintojai, tokie kaip Trina Solar ir JinkoSolar, ir toliau dominuoja pasaulinėse modulių siuntose, pasitelkdami masto ekonomiją ir brangiai uždirbtas gamybos infrastruktūras. Tačiau nuolatinė siekimas didesnio efektyvumo ir mažesnių savikainų paspartino investicijas į perovskito technologijas, tiek esamuose gamintojų portfeliuose, tiek tarp specializuotų startuolių.
Kelios esamos kompanijos inicijavo bendradarbiavimo iniciatyvas arba vidinius R&D, kad integruotų perovskito sluoksnius kaip tandeminius elementus virš silikono, siekdami viršyti vieno junginio efektyvumo ribą. Pavyzdžiui, First Solar paskelbė tyrimų programas, nagrinėjančias perovskito-ant-plono-filmo tandeminės architektūros, tuo tarpu Hanwha Solutions bendradarbiauja su tyrimų institutais, kad įvertintų perovskito-silikono hibridinius modulius. Šios pastangos motyvuojamai siekia neseniai pasiektų laboratorinių pasiekimų, tokių kaip sertifikuoto tandeminių elementų efektyvumas virš 29%, prognozuojant komercinių modulių efektyvumą virš 25% per kelis artimiausius metus.
Tuo pačiu metu perovskito novatoriai sparčiai pereina nuo laboratorinių prototipų į pilotinės gamybos etapas. Tokios įmonės kaip Oxford PV ir Heliatek pradėjo prieškomercinės gamybos linijas Europoje, orientuojantis į pradines apimtis demonstracijos projektams ir vertingoms taikymams. Pavyzdžiui, Oxford PV pranešė apie pirmųjų perovskito-ant-silikono tandeminių modulių tiekimą partneriams 2024 m., planuodami didinti gamybą 2025 m. Panašiai Meyer Burger Technology AG atskleidė strategines investicijas į perovskito R&D ir paskelbė pilotinę gamybą tandeminiais moduliuose.
Artimiausiais metais tikimasi, kad tarp šių dviejų grupių bus palaipsniui suartėjama. Kai kurie konkurentai įsigyja arba licencijuoja perovskito technologijas, o kai kurie novatoriai ieško bendradarbiavimo susitarimų mastelio didinimui ir bankininkavimui. Iššūkiai vis dar išlieka, ypač susiję su ilgalaikiu perovskito sluoksnių stabilumu ir didelių plotų vienodumu, taip pat dėl specializuotų pirmtakų tiekimo plėtros. Pramonės organizacijos, tokios kaip IEA PVPS, prognozuoja, kad 2026 m. bus vis didesnės pilotinės diegimo ir eksperimentavimo veiklos, o projekte reikšmingas komercinis rinkos pateikimas numatomas vėlyvuoju 2020-aisiais.
Bendrai, konkurencinė aplinka per 2025 m. yra žymima greitu techniniu progresu, strateginėmis sąjungomis ir atsargiai optimistiniu požiūriu, kad tiek esamos gamybos bendrovės, tiek perovskito novatoriai sieka apibrėžti naujos kartos saulės elementų gamybą.
Tiekimo grandinė ir žaliavų svarstymai
Halido perovskito saulės elementų (PSC) gamyba remiasi detalia ir besivystančia tiekimo grandine, kad gautų pirmtakų medžiagas, substratus, užsegimus ir gamybos įrangą. Kai sektorius pereina į 2025 m., šių medžiagų šaltiniai ir nuoseklumas yra labai svarbūs tiek gamybos masto didinimui, tiek prietaisų patikimumo užtikrinimui. Pagrindinės žaliavos apima šviną arba tiną halidus, organinius katijonus, tokius kaip metilamonis arba formamidinio druskos, ir neorganinius halidus, tęsiant tyrimus apie alternatyvias kompozicijas be švino.
Pagrindiniai chemijos tiekėjai padidino savo pajėgumus, kad gautų aukštos grynumo perovskito pirmtakus, reaguodami į augančią paklausą iš pilotų linijų ir ankstyvų komercinių diegimų. Pavyzdžiui, Merck KGaA (kai kuriose teritorijose veikianti kaip Sigma-Aldrich) ir Strem Chemicals, Inc. padidino savo portfelių turinį įprastų sintetinių perovskito druskų ir tarpininkų, orientuodami dėmesį į ultra aukštos grynumo medžiagas, siekdamos sumažinti prietaisų defektus. Tai užtikrino stabilius šaltinius tyrimams, pilotinei gamybai ir pradinėms komercinėms modulių linijoms.
Tiekimo grandinės atsparumo stiprinimas tapo svarbia tema, kad PSC galėtų įeiti į rinką. Stiklo ir lanksčių polimerinių substratai yra gauti iš patikimų tiekėjų, tokių kaip Corning Incorporated, kuris sukūrė stiklo kompozicijas, pritaikytas perovskito stabilumui ir skaidrumui. Uždarymo medžiagas—kritinės prietaisų ilgaamžiškumui—teikia kompanijos kaip Dow ir DuPont, kurios pritaiko savo fotovoltinių uždarymo chemiją, kad atitiktų perovskitų drėgmės ir UV jautrumą.
2025 m. įrenginių gamintojai pristato sprendimų procesus ir garų nusodinimo sistemas, skirtas perovskito sluoksniams. Meyer Burger Technology AG didina tandeminiais elementais iš perovskito gamybos linijas, integruojančias perovskito nusodinimą su tradiciniais silikono procesais, o MBRAUN teikia kontroliuojamo atmosferos procesų aplinkas, būtinas tvarkant jautrias perovskito medžiagas.
Žvelgiant į ateitį, perovskito tiekimo grandinė tikimasi greitai subręsti, kai didės komercinis susidomėjimas. Pramonės konsorciumai, tokie kaip PEPPER, koordinuojami Helmholtz-Zentrum Berlin, skatina kryžminio sektoriaus bendradarbiavimą siekiant spręsti mastelio didinimo, kainų ir aplinkos problemas. Nuolatiniai medžiagų grynumo ir uždarymo patobulinimai, kartu su saugiais, įvairiais metalų halidų ir organinių pirmtakų tiekimo šaltiniais, prognozuojami kaip pagrindiniai veiksniai, leisiantys patikimai didinti perovskito saulės elementų gamybą iki 2025 m. ir vėliau.
Reguliavimo, standartizavimo ir tvarumo veiksniai
Reguliavimo, standartizavimo ir tvarumo aplinka halido perovskito saulės elementų (PSC) gamyboje sparčiai keičiasi, kai technologija artėja prie komercinio gyvybingumo 2025 m. Pagrindinės reguliavimo institucijos ir pramonės aljansai daro pastangas sukurti bandymo protokolus, aplinkos standartus ir atsakingas gamybos praktikas, kurios padėtų paruošti rinkos pateikimą ir mastelio didinimą.
Standartizavimo pastangos yra labai svarbios plačiam PSC priėmimui. Tarptautinė elektrotechninė komisija (IEC) pradėjo kurti specialius standartus perovskito PV moduliams, sutelkdama dėmesį į stabilumą, saugumą ir našumą įvairiomis aplinkos sąlygomis. UL Solutions taip pat pradėjo sertifikuoti perovskito modulius pagal jau egzistuojančius PV modulų saugos standartus, o eksperimentiniai projektai, kurie atliekami, siekiant pritaikyti protokolus specializuotiems perovskito savybėms.
Reguliavimo fronte Europos Sąjunga pirmauja su „Saulės PV pramonės aljansu”, kuris įtraukia perovskito technologiją į savo planą, kad būtų sustiprintos namų saulės tiekimo grandinės ir įgyvendinamos ekologiškos ir galutinių sąlygų reikalavimai kaip dalis Žaliojo susitarimo pramonės plano (Europos Komisija). JAV energetikos departamentas finansuoja bandymo projektus halido perovskito moduliams, integruodamas aplinkos sveikatos ir saugos (EHS) vertinimus, kad būtų sprendžiamos problemos dėl švino turinio ir gyvenimo ciklo poveikio.
Tvarumo veiksniai formuoja gamybos pasirinkimus. Didelės gamybos kompanijos, tokios kaip Oxford PV ir Microquanta Semiconductor investuoja į uždaros kilpos gamybą, tirpiklių atkūrimą ir uždarymo sprendimus, kad sumažintų švino nutekėjimą—sritis, kuri yra vis labiau reguliuojama. Šios įmonės taip pat dalyvauja daugelio suinteresuotųjų šalių bendradarbiavime, siekdamos apibrėžti perdirbimo kelius ir plėtoti perovskito sudėtis su mažu švino arba be švino.
Žvelgiant į ateitį, nuo 2025 metų tikimasi, kad reguliavimo ir standartizavimo rėmai taps griežtesni, ypač dėl pavojingų medžiagų, modulių ilgaamžiškumo ir perdirbimo. Pramonės organizacijos, tokios kaip Intersolar Europe, prognozuoja, kad suderinti standartai bus paruošti per dvejas ar tris metus, leidžiant bankininkavimą ir draudimo galimybes perovskito saulės produkcija. Be to, tvarumo sertifikatai—tokie kaip tie, kuriuos stebi SolarPower Europe—greičiausiai užims vis didesnį vaidmenį didelio masto saulės projektų pirkimo sprendimuose.
Apibendrinant, 2025 m. yra svarbus momentas halido perovskito saulės elementų gamyboje, tačiau reguliavimo, standartizavimo ir tvarumo sąveika tikimasi intensyvėti, formuojant investicijų ir komercinimo strategijas visoje pramonėje.
Ateities perspektyvos: trikdanti potencialas, iššūkiai ir naujos kartos taikymai
2025 m. halido perovskito saulės elementų (PSC) gamyba stovi lemiamoje sankryžoje, kurią žymi greitas mastelio didinimo, stabilumo ir integracijos potencialas. Trikdanti perovskito fotovoltikų pažanga slypi dideliame energijos konversijos efektyvume (PCE), žemo temperatūros sprendimų apdorojamume ir suderinamume su lankstiais substratais. Daugiau nei kelios mokslinės grupės ir komercinės įmonės pranešė apie sertifikuotą vieno junginio PCE, viršijančią 25%, o tandeminiai perovskito-silikono elementai jau viršija 30% laboratorinėse aplinkose. Oxford PV, pirmaujanti perovskito-silikono tandeminių elementų gamintojų, juda link komercinės gamybos, tikslindama modulius su efektyvumu virš 28% ir metodiškai masiškai diegdama projektus artimiausiais metais.
Nepaisant šių pasiekimų, prieš plačiai komerciniam priėmimui vis dar išlieka keli gamybos susiję iššūkiai. Stabilumas po ilgo apšvietimo, drėgmės ir šilumos ciklų yra centrinės problemos, nes tradiciniai perovskito sluoksniai linkę degradavimo. Naujienų proveržiai net aptarnaus uždarymo ir sąsajų inžinerijoje, siekiopalaukia, kad bendrovės, tokios kaip First Solar, bendradarbiaudamos zoologijų, tęs išlaikyti >25 metų eksploatacines trukmę, artindamos prie nusistovėjusių fotovoltinių technologijų.
- Gamintojų mastelio didinimas: Ritininiai padengimo ir slot-die padengimo metodai aktyviai plėtojami tam, kad galėtų gaminti didelius plotus ir didelį pralaidumą. Hanwha Solutions ir Solliance Solar Research bando šias mastelio didinimo gamybos technikas, o pilotinės linijos tikimasi pradėti gaminti komercinius modulius iki 2026 m.
- Medžiagų tiekimas ir tvarumas: Švino toksiškumas išlieka reguliuojamu klausimu, skatinančiu pastangas dėl perovskito sudėtčių be švino. Tiekimo grandinės strategijos vystosi, kai pagrindiniai tiekėjai, tokie kaip Merck KGaA, siūlo didelio grynumo pirmtakus ir bendradarbiauja perdarysimo sprendimus, siekdami spręsti aplinkosaugos poveikį.
- Integracija ir naujos kartos taikymai: Unikalios PSC savybės—lengvumas, pusiau skaidrumas ir reguliuojamas juostos plotas—skatina taikymus, naudojant integruotą fotovoltiką (BIPV), agrivoltikos, ir tandeminiai moduliai erdvėje ir nešiojamojoje elektronikoje. Heliatek ir GCL sistemų integracijos technologijos tiria, kaip užsibrėžti lanksčius ir skaidrius perovskito modulius skirtus miestų ir nepriklausomų aplinkų diegimui.
Žvelgiant į ateitį, artimiausi kelerius metus tikimasi, kad pirmieji komerciniai perovskito modulių diegimai, ypač nišinėse rinkose, kur jų unikalūs privalumai viršija kainą ir ilgaamžiškumo užsiėmimą. Tęsiant gamybos, medžiagų ir prietaisų architektūros naujoves, remiamas tvirtas pramonės ir akademijos partnerystes, tikimasi sumažinti kainas ir pagerinti patikimumą, pozicionuojant halido perovskito saulės elementus kaip potencialiai trikdantį veikėją pasaulinėje saulės rinkoje.
Šaltiniai ir nuorodos
- Helmholtz-Zentrum Berlin
- Oxford PV
- Meyer Burger Technology AG
- Microquanta Semiconductor
- Saulės energijos pramonės asociacija (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
- Europos Komisija
- Intersolar Europe
- Solliance Solar Research
