Spis treści
- Podsumowanie: 2025 r. – kluczowe wnioski
- Wytwarzanie ogniw słonecznych z perowskitów halogenków: technologie i procesy podstawowe
- Wiodące firmy i pionierskie przedsiębiorstwa (2025—2029)
- Przełomy w naukach o materiałach: wydajność, stabilność i skalowalność
- Postępy w produkcji: od laboratorium do produkcji na gigawatową skalę
- Wielkość rynku, prognozy wzrostu i trendy regionalne (2025–2029)
- Krajobraz konkurencyjny: firmy ustalone vs. innowatorzy w zakresie perowskitów
- Łańcuch dostaw i kwestie surowcowe
- Regulacje, standaryzacja i czynniki zrównoważonego rozwoju
- Prognoza przyszłości: potencjał zakłócający, wyzwania i aplikacje nowej generacji
- Źródła i odniesienia
Podsumowanie: 2025 r. – kluczowe wnioski
W 2025 roku wytwarzanie ogniw słonecznych z perowskitów halogenków (PSC) znajduje się na krytycznym etapie między przełomami w badaniach a początkiem produkcji na skalę komercyjną. W ciągu ostatniego roku sektor odnotował znaczące postępy zarówno w efektywności urządzeń, jak i w skalowalności procesów, co zostało napędzone współpracą instytucji badawczych i graczy z branży. Efektywności konwersji energii ogniw słonecznych z perowskitów na skalę laboratoryjną regularnie przekraczają 25%, zbliżając się do wydajności konwencjonalnych ogniw fotowoltaicznych z silikonu, przy czym struktury tandemowe perowskit-silikon nawet przekraczają 29% w certyfikowanych testach (Helmholtz-Zentrum Berlin).
Jeśli chodzi o wytwarzanie, w 2025 roku nastąpił przesunięcie od głównie technik takich jak nanoszenie wirnikowe i osadzanie parowe w kierunku metod skalowalnych, takich jak nanoszenie slot-die i drukowanie atramentowe, co umożliwia produkcję modułów o większej powierzchni. Podmioty przemysłowe, w tym Oxford PV i Meyer Burger Technology AG, posuwają się naprzód z pilotowymi liniami przedkomercyjnymi, demonstrując półautomatyczną produkcję modułów tandemowych perowskit-na-silikonie. Wysiłki te są wspierane przez inwestycje w sprzęt do przetwarzania rolkowego oraz technologie kapsułkowania, mające na celu adresowanie stabilności i wrażliwości na wilgoć warstw perowskitowych.
Łańcuchy dostaw materiałów dla kluczowych prekursorów, takich jak jodek ołowiu, metylomoniowy i sole formamidynowe, są ustanawiane równolegle, przy czym dostawcy chemiczni tacy jak Merck KGaA rozszerzają swoją ofertę, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na materiały perowskitowe o wysokiej czystości. Ponadto poczyniono postępy w zarządzaniu ołowiem i protokołach recyklingu, aby złagodzić problemy środowiskowe, co jest warunkiem uzyskania zatwierdzenia regulacyjnego i akceptacji rynkowej.
Patrząc w przyszłość, w najbliższych latach najbardziej prawdopodobne jest, że pojawią się pierwsze linie produkcyjne na skalę komercyjną dla modułów tandemowych perowskit-silikon w Europie i Azji, przy ogłoszeniu lub budowie kilku fabryk o gigawatowej mocy (Oxford PV). Konsensus w branży przewiduje, że żywotności modułów i stabilność operacyjna spełnią standardy certyfikacji IEC, otwierając drogę do szerokiej adopcji w instalacjach dachowych i na dużą skalę.
Kluczowe wnioski na 2025 rok:
- Efektywność ogniw perowskitowych na skali laboratoryjnej regularnie przekracza 25%, a moduły tandemowe zbliżają się do 30%.
- Skalowalna produkcja przesuwa się w kierunku procesów slot-die i rolkowych, a linie pilotażowe są już w działaniu.
- Łańcuchy dostaw materiałów oraz praktyki recyklingu dojrzewają w celu zaspokojenia potrzeb środowiskowych i regulacyjnych.
- Pierwsze komercyjne produkty oczekiwane są w końcu 2025–2026, z Europą i Azją na czołowej pozycji we wdrażaniu.
Wytwarzanie ogniw słonecznych z perowskitów halogenków: technologie i procesy podstawowe
Wytwarzanie ogniw słonecznych z perowskitów halogenków przeszło szybką ewolucję w minionej dekadzie, a 2025 rok oznacza przełomowy moment w przejściu od innowacji na dużą skalę laboratoryjną do wdrożeń przemysłowych. Podstawowe technologie skupiają się na metodach osadzania, które można skalować, poprawionej stabilności materiałów oraz integracji z istniejącą infrastrukturą fotowoltaiczną (PV).
Centralnym trendem w 2025 roku jest postęp w skalowalnych technikach produkcji, które umożliwiają tworzenie dużych, jednorodnych filmów perowskitowych. Techniki takie jak nanoszenie slot-die, nanoszenie ostrzem i drukowanie atramentowe przeszły z linii pilotowych do produkcji półkomercyjnej, a firmy takie jak Oxford PV i Microquanta Semiconductor aktywnie demonstrują produkcję perowskitowych warstw z dużą wydajnością. Metody te oferują zalety w zakresie wykorzystania materiałów oraz kompatybilności z procesami rolkowymi (R2R), co jest kluczowe dla obniżania kosztów produkcji i zwiększania wydajności.
Stabilność materiałów pozostaje kluczowym punktem w procesach produkcji w 2025 roku. Postępy w kapsułkowaniu i użyciu solidnych warstw transportu ładunku znacznie poprawiły żywotność operacyjną ogniw słonecznych z perowskitów. Na przykład, Oxford PV podał, że moduły tandemowe perowskit-na-silikonie spełniają standardy żywotności określane przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną (IEC), wykazując minimalne degradacje po tysiącach godzin przyspieszonego testowania. Osiągnięcia te są wspierane przez rozwój nowych technik pasywacji oraz wprowadzenie dodatków w celu ograniczenia migracji jonów i wnikania wilgoci.
Integracja z istniejącymi liniami produkcyjnymi PV silikonowymi to kolejny kamień milowy 2025 roku. Hybrydowe architektury tandemowe, w których warstwy perowskitowe są osadzane na konwencjonalnych ogniwach silikonowych, są skalowane przez kilka graczy branżowych. Hanwha Q CELLS i Meyer Burger Technology AG aktywnie inwestują w dostosowywanie swoich linii produkcyjnych do modułów tandemowych perowskit-silikon, wykorzystując swoje ustalone łańcuchy dostaw i systemy kontroli jakości.
Patrząc w przyszłość, perspektywy dla wytwarzania ogniw słonecznych z perowskitów halogenków koncentrują się na dalszej poprawie wydajności, plonów i trwałości urządzeń. Współprace w branży oraz wysiłki na rzecz standaryzacji, prowadzone przez organizacje takie jak IEA Photovoltaic Power Systems Programme (IEA-PVPS) oraz Solar Energy Industries Association (SEIA), mają przyspieszyć przyjęcie najlepszych praktyk i ułatwić wejście na rynek. Do 2027 roku dojrzewanie tych procesów produkcyjnych mogłoby umożliwić konkurencję PV perowskitów bezpośrednio z istniejącymi technologiami silikonowymi zarówno pod względem efektywności, jak i kosztów, ustawiając scenę dla szerokiego wdrożenia komercyjnego.
Wiodące firmy i pionierskie przedsiębiorstwa (2025—2029)
Na rok 2025 krajobraz wytwarzania ogniw słonecznych z perowskitów halogenków (PSC) kształtowany jest przez połączenie startupów, ustalonych producentów fotowoltaiki oraz przedsiębiorstw ukierunkowanych na badania. Kluczowi gracze przechodzą od przełomów na skali laboratoryjnej do wytwarzania przemysłowego, dążąc do rozwiązania problemów związanych ze stabilnością, skalowalnością i kwestiami środowiskowymi, jednocześnie zwiększając efektywność urządzeń.
- Oxford PV pozostaje na czołowej pozycji w komercjalizacji ogniw słonecznych tandemowych perowskit-silikon. Firma zwiększyła swoją linię produkcyjną w Niemczech, planując dostarczać moduły, które przekraczają 27% efektywności. Postępy Oxford PV są ściśle obserwowane, ponieważ jest to jeden z pierwszych producentów, który przenosi technologię perowskitową z linii pilotowych do produkcji na gigawatową skalę, celując w instalacje dachowe oraz na dużą skalę do 2026 roku. (Oxford PV)
- Saule Technologies, z siedzibą w Polsce, jest pionierem w dużej skali wytwarzania elastycznych ogniw słonecznych z perowskitów za pomocą druku atramentowego. Saule wprowadziła półprzezroczyste moduły PSC do fotowoltaiki zintegrowanej z budynkami (BIPV) i zwiększa produkcję, aby zaspokoić rosnące zapotrzebowanie na rynkach budowlanych w Europie oraz Internetu Rzeczy (IoT). Zakład produkcyjny firmy, działający od 2022 roku, nieprzerwanie zwiększa swoją roczną zdolność, przy dalszej rozbudowie planowanej do 2027 roku. (Saule Technologies)
- Hanwha Q CELLS i LONGi Green Energy Technology, obaj globalni liderzy w dziedzinie PV silikonowego, zainwestowali w partnerstwa badawczo-rozwojowe na rzecz modułów tandemowych perowskit-silikon. Hanwha Q CELLS ustanowiła centra badawcze w Europie i Korei Południowej, które mają na celu skalowanie integracji perowskitów, z dążeniem do komercyjnego wdrożenia przed 2028 rokiem. Współpraca LONGi z wiodącymi grupami akademickimi koncentruje się na produkcji rolkowej i przemysłowych metodach kapsułkowania w celu poprawy żywotności modułów perowskitowych. (Hanwha Q CELLS; LONGi Green Energy Technology)
- Microquanta Semiconductor w Chinach jest jednym z pierwszych producentów masowej produkcji modułów słonecznych z perowskitów z wykorzystaniem skalowalnego nanoszenia slot-die i kapsułkowania. Microquanta celuje w elektrownie użyteczności publicznej i rozszerza swoją roczną zdolność produkcyjną do kilku setek megawatów do 2027 roku, co odzwierciedla silne zainteresowanie krajowe i międzynarodowe. (Microquanta Semiconductor)
- Greatcell Energy w Australii opracowała własne receptury perowskitowe oraz skalowalne techniki produkcji, koncentrując się zarówno na modułach PV, jak i na specjalnych aplikacjach, takich jak przenośne i wewnętrzne zbieranie energii. Firma współpracuje z partnerami branżowymi w zakresie wdrożeń pilotowych i ma na celu uruchomienie produkcji na dużą skalę do 2026 roku. (Greatcell Energy)
W latach 2025-2029 firmy te przewiduje się, że będą napędzać szybkie postępy w wytwarzaniu ogniw słonecznych z perowskitów, przy znaczących inwestycjach w stabilność, zarządzanie ołowiem i produkcję na dużą skalę. Ponieważ liderzy branży dążą do komercjalizacji, współprace z sektorem budowlanym, elektronicznym i energetycznym przyspieszą przyjęcie technologii perowskitowych, ustanawiając nowe standardy efektywności i opłacalności na rynku fotowoltaicznym.
Przełomy w naukach o materiałach: wydajność, stabilność i skalowalność
Ogniwa słoneczne z perowskitów halogenków (PSC) szybko poczyniły postępy w dziedzinie nauk o materiałach, wykazując znaczące poprawy w zakresie wydajności, stabilności i skalowalności w 2025 roku. Kluczowe przełomy w procesach produkcyjnych i inżynierii materiałowej napędzają zainteresowanie komercyjne i kładą podwaliny pod szerszą adopcję na rynku fotowoltaicznym.
Zyski wydajności pozostają kluczowym celem. W 2024 roku certyfikowane ogniwa perowskitowe na skali laboratoryjnej osiągnęły efektywności konwersji energii (PCE) przekraczające 26%, konkurując z ustanowionymi technologiami silikonowymi. Ostatnie architektury ogniw tandemowych – łączące perowskity z silikonem – przekroczyły 32% PCE w pokazach pilotażowych, korzystając z selektywnego inżynierii interfejsów oraz poprawionych warstw transportu ładunku. Szczególnie, Oxford PV ogłosił światowy rekord 28,6% efektywności dla modułów tandemowych o wielkości komercyjnej, podkreślając szybkie tempo postępu.
Stabilność, niegdyś główny problem dla PSC, jest teraz adresowana poprzez zaawansowane kapsułkowanie i staranne dopasowanie składu. Na przykład stosowanie kationów nieorganicznych (np. Cs+) i złożonych formuł mieszanych znacząco poprawiło długowieczność urządzeń w warunkach rzeczywistych. imec oraz Henkel zgłosiły postępy w zakresie dużych modułów perowskitowych o stabilnej pracy przekraczającej 2000 godzin, co zbliża się do benchmarków branżowych dla komercyjnej opłacalności.
Skalowalność również zauważyła znaczne poprawy. Nanoszenie rolkowe i drukowanie slot-die są optymalizowane dla warstw perowskitowych, co umożliwia produkcję o wysokiej wydajności przy niższych kosztach w porównaniu do tradycyjnych materiałów fotowoltaicznych. Helia Photovoltaics uruchomiła jedną z pierwszych komercyjnych linii produkcyjnych modułów perowskitowych w Europie, wykorzystując skalowalne procesy nanoszenia na bazie atramentu, zaprojektowane dla szybkiej ekspansji. Dodatkowo, First Solar inwestuje w badania i rozwój perowskitów na poziomie pilotowym, z celem włączenia urządzeń tandemowych w istniejący ekosystem produkcji.
Patrząc w przyszłość, analitycy branżowi przewidują, że bieżące poprawki materiałowe i automatyzacja procesów umożliwią modułom słonecznym z perowskitów osiągnięcie produkcji masowej w ciągu najbliższych kilku lat. Impuls sektora jest wspierany przez współpracę między instytutami badawczymi a liderami branży, koncentrując się na rozwiązaniu pozostałych wyzwań dotyczących długoterminowej stabilności i skalowalności. Do 2026–2027 roku uczestnicy rynku mają zamiar wprowadzić certyfikowane produkty do fotowoltaiki zintegrowanej w budynku oraz lekkich, elastycznych zastosowaniach, co stanowić będzie podwaliny pod szersze wdrożenie technologii ogniw słonecznych pod wysoką wydajnością z perowskitów.
Postępy w produkcji: od laboratorium do produkcji na gigawatową skalę
Przejście wytwarzania ogniw słonecznych z perowskitów halogenków z badań laboratoryjnych do produkcji na gigawatową skalę stanowi istotny kamień milowy w komercjalizacji fotowoltaiki nowej generacji. W 2025 roku poczyniono znaczące postępy w skalowaniu procesów produkcji perowskitów, z zauważalnymi osiągnięciami w stabilności urządzeń, wydajności i reproducji. Kilka pionierskich firm i konsorcjów demonstruje linie pilotowe oraz wczesną masową produkcję, co zapowiada wkrótce przejście do wysokiej wydajności produkcji.
Jednym z istotnych postępów było rozwinięcie skalowalnych technik nanoszenia i drukowania, takich jak nanoszenie slot-die, nanoszenie ostrzem i drukowanie atramentowe, które umożliwiają jednorodne osadzanie warstw perowskitowych na dużych powierzchniach. Na przykład, Oxford PV wykorzystuje te metody w zintegrowanej linii produkcyjnej ogniw słonecznych tandemowych perowskit-na-silikonie, a jego zakład w Brandenburgii w Niemczech ma na celu osiągnięcie setek megawatów rocznej wydajności. Plan rozwoju firmy zakłada przejście na produkcję na gigawatową skalę, co jest wspomagane przez zautomatyzowane systemy obsługi i kontrolę jakości na linii.
Łańcuchy dostaw materiałów także dojrzewają. Greatcell Solar oraz Avantama dostarczają wysokoczyszczone precursory perowskitowe oraz specjalne atramenty dostosowane do procesów przemysłowych, co zmniejsza zmienność między serie a wspiera produkcję na dużą skalę. Te komponenty są niezbędne do osiągnięcia jednorodności i niezawodności urządzeń niezbędnych do komercyjnego wdrożenia.
Producenci adresują także problemy związane z długoterminową stabilnością operacyjną i odpornością na warunki środowiskowe, które w przeszłości ograniczały komercjalizację perowskitów. W 2025 roku firmy takie jak Meyer Burger Technology AG aktywnie rozwijają kapsułkowanie i integrację filmów barierowych w celu wydłużenia żywotności modułów w rzeczywistych warunkach. Współprace — takie jak Europejska Inicjatywa Perowskitowa w ramach Europejskiego Sojuszu Przemysłu PV — łączą badania i producentów, aby ustanowić standardy produkcji najlepszych praktyk i przyspieszyć bankowości modułów perowskitowych (ESWIA).
Patrząc w najbliższe lata, oczekuje się, że producenci zwiększą moce produkcyjne, gdy linie pilotażowe będą się przekształcać w produkcję komercyjną. Oxford PV i inni gracze przewidują, że obiekty na poziomie gigawatowym będą gotowe na koniec lat 20-tych, a osiągnięcie efektywności modułów tandemowych przekraczających 30% w produkcji masowej. Perspektywy w branży stają się coraz bardziej optymistyczne, a moduły słoneczne z perowskitów mają szansę na rozwój uzupełniający dla technologii PV silikonowych oraz na rozszerzenie globalnego rynku energii słonecznej, o ile trwałość i skalowalność produkcji będą się dalej poprawiać.
Wielkość rynku, prognozy wzrostu i trendy regionalne (2025–2029)
Sektor ogniw słonecznych z perowskitów halogenków (PSC) zbliża się do przełomowej fazy w 2025 roku, ponieważ kilka inicjatyw produkcyjnych przechodzi od laboratoriów i linii pilotażowych do produkcji komercyjnej. Globalny rynek wytwarzania PSC ma szansę doświadczyć solidnego wzrostu do 2029 roku, napędzanego połączeniem przetwarzania o konkurencyjnych kosztach, wysokich efektywności konwersji energii oraz rosnących inwestycji w produkcję na dużą skalę.
W 2025 roku czołowe firmy, takie jak Oxford PV, planują początkowe wprowadzenie komercyjne modułów tandemowych perowskit-na-silikonie, wykorzystując przetwarzanie w niskotemperaturowych roztworach oraz techniki produkcji rolkowej. Zakład Oxford PV w Brandenburgii nad Hawelą w Niemczech ma na celu zwiększenie zdolności produkcyjnej, co sygnalizuje rosnącą pewność co do skalowalności produkcji perowskitów. Firma dąży do dostarczenia modułów, które przekraczają 27% efektywności, co jest punktem odniesienia wyprzedzającym konwencjonalne ogniwa fotowoltaiczne silikonowe.
Innym znaczącym trendem jest regionalna dywersyfikacja centrów produkcyjnych. W Azji organizacje takie jak Microquanta Semiconductor inwestują w linie pilotażowe i strategie skalowania dla dużych modułów perowskitowych, koncentrując się na poprawie jednorodności filmów i stabilności w warunkach produkcji masowej. Tymczasem Tandem PV w Stanach Zjednoczonych ogłosiło plany dotyczące krajowego zakładu produkcyjnego, co jest zgodne z priorytetami federalnymi dotyczącymi produkcji czystej energii i bezpieczeństwa łańcucha dostaw.
W latach 2025–2029 globalny rynek wytwarzania ogniw słonecznych z perowskitów przewiduje się, że wzrośnie w tempie dwucyfrowym. Ten solidny rozwój jest wspierany przez rosnące zobowiązania zarówno ze strony sektora publicznego, jak i prywatnego do dekarbonizacji systemów energetycznych, oraz przez dojrzewanie technik produkcyjnych, takich jak nanoszenie slot-die, osadzanie parowe i drukowanie atramentowe.
- Europa ma szansę na prowadzenie wczesnej adopcji komercyjnej, wspieranej przez silne polityki stymulacyjne i partnerstwa przemysłowe. Unia Europejska, raportująca SolarPower Europe, przewiduje zwiększenie integracji technologii perowskitowych w europejskim ekosystemie produkcji energii słonecznej od 2025 roku.
- Azja i Pacyfik, szczególnie Chiny, Korea Południowa i Japonia, szybko budują techniczne zdolności oraz infrastrukturę łańcucha dostaw dla wytwarzania PSC, koncentrując się zarówno na wewnętrznej produkcji, jak i potencjale eksportowym.
- Ameryka Północna prawdopodobnie zobaczy wzrost aktywności produkcyjnej, katalizowany przez zachęty w ramach Amerykańskiego Aktu O Inflacji oraz inicjatywy mające na celu przeniesienie zaawansowanej produkcji PV na rodzimy grunt.
Patrząc w przyszłość, konkurencyjny krajobraz wytwarzania ogniw słonecznych z perowskitów halogenków będzie kształtowany przez bieżące poprawki w stabilności urządzeń, bezpieczeństwa środowiskowego i efektywnego skalowania, przy rosnącej liczbie komercyjnych fabryk, które mają być uruchomione na całym świecie do 2029 roku.
Krajobraz konkurencyjny: firmy ustalone vs. innowatorzy w zakresie perowskitów
Krajobraz konkurencyjny w wytwarzaniu ogniw słonecznych z perowskitów halogenków w 2025 roku kształtowany jest przez interakcję między ustalonymi producentami fotowoltaiki (PV) a szybko rosnącą grupą innowatorów skoncentrowanych na perowskitach. Tradycyjni producenci pv oparte na krzemu, tacy jak Trina Solar i JinkoSolar, nadal dominują w globalnych dostawach modułów, wykorzystując ekonomię skali i dojrzałą infrastrukturę produkcyjną. Jednak stały dążenie do wyższej efektywności i niższych kosztów przyspieszyło inwestycje w technologie perowskitowe, zarówno w ramach obecnych portfeli, jak i wśród wyspecjalizowanych startupów.
Kilku ustabilizowanych producentów uruchomiło inicjatywy współpracy lub badania własne, mające na celu integrację warstw perowskitowych jako ogniw tandemowych na szczycie silikonu, z dążeniem do pokonania pułapu efektywności pojedynczego złącza. Na przykład, First Solar ogłosił programy badawcze badające architektury tandemowe perowskit-na-folię cienkowarstwową, podczas gdy Hanwha Solutions zawarło partnerstwa z instytutami badawczymi w celu ewaluacji hybrydowych modułów perowskit-silikon. Te wysiłki są motywowane niedawnymi osiągnięciami laboratoryjnymi, takimi jak certyfikowane efektywności tandemowe ogniw przekraczające 29%, z prognozami mówiącymi o tym, że efektywność komercyjnego modułu osiągnie ponad 25% w ciągu najbliższych kilku lat.
Jednocześnie innowatorzy perowskitowi szybko przeszli od prototypów na skali laboratoryjnej do produkcji na skali pilotażowej. Firmy takie jak Oxford PV i Heliatek uruchomiły linie produkcyjne w Europie na wczesnym etapie produkcji, mając na celu początkowe ilości do projektów demonstracyjnych i aplikacji o wysokiej wartości. Oxford PV na przykład zgłosił wysyłkę pierwszych modułów tandemowych perowskit-na-silikonie do partnerów w 2024 roku, z planami na zwiększenie produkcji w 2025 roku. Podobnie Meyer Burger Technology AG ujawnili strategiczne inwestycje w badania i rozwój perowskitów, ogłaszając pilotową produkcję modułów tandemowych.
Najbliższe lata mają przynieść stopniową konwergencję między tymi dwiema grupami. Niektórzy producenci ustaleni przejmują lub licencjonują technologie perowskitowe, podczas gdy wybrani innowatorzy poszukują wspólnych przedsięwzięć w celu zwiększenia skali i zyskowności produkcji. Wciąż istnieją wyzwania, szczególnie dotyczące długoterminowej stabilności i jednorodności dużych obszarów warstw perowskitowych, a także rozwoju łańcucha dostaw dla wyspecjalizowanych prekursorów. Organizacje branżowe, takie jak IEA PVPS, przewidują wzrost wdrożeń pilotażowych i testowania w terenie do 2026 roku, z znacznym wejściem na rynek komercyjny zaplanowanym na koniec lat 20-tych.
Ogólnie rzecz biorąc, krajobraz konkurencyjny w 2025 roku charakteryzuje się szybkim postępem technicznym, strategicznymi sojuszami oraz ostrożnym optymizmem, gdy zarówno firmy ustalone, jak i startupy skoncentrowane na perowskitach rywalizują w celu zdefiniowania nowej generacji produkcji ogniw słonecznych.
Łańcuch dostaw i kwestie surowcowe
Wytwarzanie ogniw słonecznych z perowskitów halogenków (PSC) polega na złożonym i ewolucyjnym łańcuchu dostaw dla materiałów precursorowych, podłoży, kapsułkowania i sprzętu produkcyjnego. W miarę zbliżania się branży do roku 2025, pozyskiwanie i spójność tych materiałów są kluczowe zarówno dla skalowania produkcji, jak i zapewnienia niezawodności urządzeń. Kluczowe surowce obejmują halogenki ołowiu lub cyny, kationy organiczne, takie jak sole metylomoniowe lub formamidynowe oraz halogenki nieorganiczne, z bieżącymi badaniami w kierunku bezłowych alternatywnych kompozycji.
Wiodący dostawcy chemikaliów zwiększyli swoje zdolności produkcyjne dla wysokoczyszczonych prekursorów perowskitowych, odpowiadając na rosnące zapotrzebowanie ze strony linii pilotażowych i wczesnych wdrożeń komercyjnych. Na przykład Merck KGaA (działające jako Sigma-Aldrich w niektórych regionach) oraz Strem Chemicals, Inc. rozszerzyli swoje portfele, aby obejmować syntetyzowane na zamówienie sole perowskitowe i pochodne, z naciskiem na ultra-wysoką czystość, aby zminimalizować defekty urządzeń. To ułatwiło stabilne dostawy dla badań, produkcji pilotażowej oraz początkowych linii modułów komercyjnych.
Odporność łańcucha dostaw stała się obszarem skupienia, gdy PSC przechodzą z laboratoria na rynek. Szkła i elastyczne podłoża polimerowe są pozyskiwane od ustalonych dostawców, takich jak Corning Incorporated, które opracowało kompozycje szkła dostosowane do stabilności i przezroczystości perowskitów. Materiały kapsułkowe — kluczowe dla długowieczności urządzeń — dostarczane są przez firmy takie jak Dow i DuPont, które dostosowują swoją chemię kapsułkowania fotowoltaiki w celu zaspokojenia wrażliwości na wilgoć i UV perowskitów.
W 2025 roku producenci sprzętu wprowadzają systemy do przetwarzania w rozwiązaniach oraz osadzaniu parowym, które są szczególnie zaprojektowane do warstw perowskitowych. Meyer Burger Technology AG zwiększa skalę produkcji ogniw tandemowych, które integrują nanoszenie perowskitowe z ustalonymi procesami silikonowymi, podczas gdy MBRAUN zapewnia kontrolowane atmosfery przetwarzania, niezbędne do obróbki wrażliwych materiałów perowskitowych.
Patrząc w przyszłość, łańcuch dostaw perowskitów ma się szybko rozwijać, gdy rośnie zainteresowanie komercyjne. Konsorcja branżowe, takie jak PEPPER, koordynowane przez Helmholtz-Zentrum Berlin, wspierają współpracę międzysektorową, aby rozwiązać kwestie skalowalności, kosztów i aspektów środowiskowych. Stałe postępy w czystości materiałów i kapsułkowaniu, w połączeniu z bezpiecznym i zróżnicowanym pozyskiwaniem halogenków metali oraz organicznych prekursorów, mają zapewnić niezawodne zwiększenie produkcji ogniw słonecznych z perowskitów do 2025 roku i później.
Regulacje, standaryzacja i czynniki zrównoważonego rozwoju
Krajobraz regulacyjny, standaryzacyjny i zrównoważonego rozwoju w wytwarzaniu ogniw słonecznych z perowskitów halogenków (PSC) przechodzi szybkie zmiany w miarę zbliżania się technologii do komercyjnej opłacalności w 2025 roku. Kluczowe organy regulacyjne oraz sojusze branżowe pracują nad ustanowieniem protokołów testowych, wytycznych środowiskowych i odpowiedzialnych praktyk produkcyjnych wspierających wprowadzenie na rynek i zwiększenie skali.
Wysiłki na rzecz standaryzacji są kluczowe dla szerokiej adopcji PSC. Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) rozpoczęła prace nad opracowaniem specyficznych standardów dla modułów PV perowskitowych, koncentrując się na stabilności, bezpieczeństwie i wydajności w różnych warunkach środowiskowych. UL Solutions również rozpoczął certyfikację modułów opartych na perowskitach według istniejących standardów bezpieczeństwa modułów PV, prowadząc projekty pilotażowe mające na celu dostosowanie protokołów do cech specyficznych dla perowskitów.
Na froncie regulacyjnym Unia Europejska prowadzi działania w ramach „Sojuszu Przemysłu PV”, który uwzględnia technologię perowskitową w swoim planie wzmacniania krajowych łańcuchów dostaw energii słonecznej oraz wprowadzania wymagań dotyczących ekoprojektu i cyklu życia w ramach Zielonego Planu Przemysłowego (Komisja Europejska). W USA Departament Energii finansuje projekty demonstracyjne dla modułów perowskitowych, integrując oceny zdrowotne i bezpieczeństwa środowiskowego (EHS), aby odpowiedzieć na obawy dotyczące zawartości ołowiu i wpływu cyklu życia.
Czynniki zrównoważonego rozwoju kształtują wybory produkcyjne. Duże firmy, takie jak Oxford PV i Microquanta Semiconductor, inwestują w zamknięty obieg produkcji, regenerację rozpuszczalników i rozwiązania kapsułkowe, aby zminimalizować ryzyko wycieków ołowiu — problem znajdujący się pod rosnącą kontrolą regulacyjną. Firmy te uczestniczą również w wielostronnych współpracach, aby zdefiniować ścieżki recyklingu oraz opracować kompozycje perowskitów bez ołowiu lub z mniejszą zawartością ołowiu.
Patrząc w przyszłość, od 2025 roku główne ramy regulacyjne i standardyzacyjne mają szansę na zaostrzenie, szczególnie w zakresie niebezpiecznych materiałów, trwałości modułów oraz recyklingu. Ciała branżowe, takie jak platforma Intersolar Europe, przewidują, że ujednolicone standardy zostaną wprowadzone w ciągu dwóch do trzech lat, umożliwiając bankowość i ubezpieczanie produktów słonecznych z perowskitów. Ponadto certyfikaty zrównoważonego rozwoju — takie jak te nadzorowane przez SolarPower Europe — będą najprawdopodobniej odgrywać coraz większą rolę w decyzjach dotyczących zakupów dużych projektów słonecznych.
Podsumowując, 2025 rok oznacza przełomowy moment dla wytwarzania ogniw słonecznych z perowskitów halogenków, a interakcja regulacji, standaryzacji i zrównoważonego rozwoju ma szansę zwiększyć znaczenie w kształtowaniu strategii inwestycyjnych i komercjalizacji w całej branży.
Prognoza przyszłości: potencjał zakłócający, wyzwania i aplikacje nowej generacji
Na rok 2025 wytwarzanie ogniw słonecznych z perowskitów halogenków (PSC) znajduje się na kluczowym etapie, charakteryzującym się szybkim postępem w zakresie skalowalności, stabilności i potencjału integracji. Obiecująca przyszłość fotowoltaiki z perowskitów wiąże się z ich wysokimi efektywnościami konwersji energii (PCE), możliwością przetwarzania w niskotemperaturowych roztworach oraz kompatybilnością z elastycznymi podłożami. Liczne grupy badawcze i podmioty komercyjne zgłosiły zatwierdzone jednolity PCE przekraczające 25%, a ogniwa tandemowe perowskit-silikon już przekraczają 30% w warunkach laboratoryjnych. Oxford PV, lider w obszarze ogniw tandemowych perowskit-silikon, zmierza w kierunku komercyjnej produkcji, celując w moduły o efektywności powyżej 28% oraz mając plan masowego wdrożenia w ciągu najbliższych kilku lat.
Mimo tych postępów, pozostaje kilka wyzwań związanych z produkcją przed szerokim wprowadzeniem na rynek. Stabilność pod długotrwałym oświetleniem, wilgocią i cyklicznymi zmianami temperatury pozostaje głównym problemem, ponieważ tradycyjne warstwy perowskitów są podatne na degradację. Ostatnie przełomy w kapsułkowaniu i inżynierii interfejsów, które prowadzą firmy takie jak First Solar w wyniku wspólnych badań, mają na celu wydłużenie trwałości operacyjnej do 25 lat, co zbliża się do żywotności uznawanych technologii fotowoltaicznych.
- Skalowanie produkcji: Metody nanoszenia rolkowego i slot-die są aktywnie rozwijane, aby umożliwić produkcję o dużych powierzchniach i wysokiej wydajności. Hanwha Solutions i Solliance Solar Research prowadzą pilotaż tych skalowalnych technik produkcji, a linie pilotowe mają przynieść komercyjne moduły do 2026 roku.
- Dostawy materiałów i zrównoważony rozwój: Toksyczność ołowiu pozostaje kwestią regulacyjną, co skłania do poszukiwania kompozycji perowskitowych wolnych od ołowiu. Strategie łańcucha dostaw ewoluują, a wiodący dostawcy, tacy jak Merck KGaA, zapewniają wysokoczyszczone precursory i współpracują w zakresie rozwiązań recyklingowych, aby zminimalizować wpływ na środowisko.
- Integracja i aplikacje nowej generacji: Unikalne właściwości PSC — lekkość, półprzezroczystość i regulowane przerwy energetyczne — katalizują zastosowania w fotowoltaice zintegrowanej z budynkiem (BIPV), agrivoltaice i modułach tandemowych do zastosowań kosmicznych i przenośnych. Heliatek oraz GCL System Integration Technology badają elastyczne i przezroczyste moduły perowskitowe, które mają być wdrażane w środowiskach miejskich i z dala od sieci.
Patrząc w przyszłość, w najbliższych latach mają pojawić się pierwsze komercyjne wdrożenia modułów na bazie perowskitów, szczególnie na rynkach niszowych, gdzie ich unikalne zalety przeważają nad kosztami i kwestiami trwałości. Kontynuacja innowacji w produkcji, materiałach i architekturze urządzeń, wspierana przez solidne partnerstwa przemysłowo-akademickie, ma na celu obniżenie kosztów i poprawę niezawodności, co ustawia ogniwa słoneczne z perowskitów halogenków jako potencjalnie zakłócającą siłę na globalnym rynku energii słonecznej.
Źródła i odniesienia
- Helmholtz-Zentrum Berlin
- Oxford PV
- Meyer Burger Technology AG
- Microquanta Semiconductor
- Solar Energy Industries Association (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
- European Commission
- Intersolar Europe
- Solliance Solar Research
