Czy baterie perowskitowe mogą stać się nowym ulubieńcem branży fotowoltaicznej?
16 czerwca ubiegłego roku magazyn Science poinformował, że Uniwersytet Princeton w Stanach Zjednoczonych opracował pierwsze komercyjnie wykonalne ogniwo słoneczne z perowskitu 2D. Zespół oczekuje, że jego sprzęt będzie działał przez około 30 lat wykraczając poza standardy branżowe. Jeśli uda się osiągnąć masową produkcję, oczekuje się, że problem stabilności baterii perowskitowych zostanie zasadniczo rozwiązany. Jeśli uda się faktycznie wdrożyć tę technologię w połączeniu z wysoką wydajnością i niskimi kosztami baterii perowskitowych, rynek komponentów perowskitowych będzie nieograniczony. Jednak w dziedzinie perowskitowych ogniw fotowoltaicznych, znanych jako „technologia ogniw fotowoltaicznych trzeciej generacji”, to, kto w przyszłości wejdzie na rynek, zależy od tego, jaką linię produkcyjną uda się uruchomić na dużą skalę.
Dlaczego jest to węglik wapnia?
W ostatnich latach chiński przemysł fotowoltaiczny przeżył okres wzmożonego oświetlenia, wśród których najbardziej przyciągające uwagę są akumulatory z krzemu krystalicznego. Obecnie oczekuje się, że sytuacja, w której dominują na świecie baterie z krzemu krystalicznego, zostanie przełamana przez perowskit „technologii ogniw fotowoltaicznych trzeciej generacji”. Dlaczego technologia akumulatorów z węglika wapnia jako pierwsza się przebiła? W porównaniu do akumulatorów z krzemu krystalicznego, perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne wykazały znaczny postęp w obniżaniu kosztów i poprawie wydajności. Innymi słowy, perowskit spełnia podstawowe wymagania rozwojowe dotyczące redukcji kosztów i zwiększenia wydajności w branży fotowoltaicznej.
W zakresie poprawy wydajności perowskitowe ogniwa fotowoltaiczne poczyniły w ciągu ostatnich kilku lat niezwykły postęp. Maksymalna wydajność ogniw słonecznych typu perowskitowego z pojedynczym złączem wynosi obecnie 25,7%, a układanie ich w stosy z różnymi typami ogniw może jeszcze bardziej poprawić wydajność konwersji. Teoretyczna graniczna wydajność ogniw z podwójnym złączem wynosi 46%, co wskazuje, że materiały perowskitowe mają ogromny potencjał w zakresie wydajności konwersji energii. Natomiast tradycyjne ogniwa słoneczne z krzemu krystalicznego osiągnęły podobną poprawę wydajności w dłuższym okresie czasu, około 40 lat.
Teoretyczna wydajność baterii perowskitowych sięga 33% (źródło: ogłoszenie firmy, Guotai Junan Securities Research)
Jeśli chodzi o redukcję kosztów, ze względu na fakt, że łańcuch przemysłu perowskitu i długość procesu są skrócone o połowę w porównaniu z krzemem krystalicznym, oczekuje się, że koszt produkcji komponentów perowskitu po wyprodukowaniu dużego modułu zostanie obniżony do mniej niż 50% wartości ostatecznej koszt komponentów z krzemu krystalicznego. Obecnie układanie perowskitu krystalicznego krzemu na obu końcach łączy w sobie zalety perowskitu i krzemu krystalicznego. Wśród nich akumulatory perowskitowe HJT są preferowane przez przemysł ze względu na ich zdolność do dostosowywania się do procesu i potencjał wydajności. Ze względu na bardziej dojrzały rozwój akumulatorów z krzemu krystalicznego i prostsze procesy przygotowania, przy dalszej poprawie wydajności układania, są one obecnie najbardziej opłacalne komercyjnie.
Oczekuje się, że koszt baterii perowskitowych spadnie poniżej 0,6 juana/W (źródło: GCL Optoelectronics, ogłoszenie firmy, Guotai Junan Securities Research)
Fotowoltaika perowskitowa, jako wschodząca technologia fotowoltaiczna, ma nie tylko wydajność laboratoryjną porównywalną z wydajnością fotowoltaiki naramiennej z krystalicznego krzemu, ale także ma znaczące zalety pod względem kosztów i procesu. Ponadto fotowoltaika perowskitowa charakteryzuje się doskonałą wydajnością przy słabym świetle i regulowaną charakterystyką fotoelektryczną, czyli cechami, których nie posiadają fotowoltaika z krzemu krystalicznego. Dzięki temu fotowoltaika perowskitowa jest bardziej pomysłowa w scenariuszach zastosowań.
Szybko rozwijający się przemysł akumulatorów perowskitowych:
3 listopada firma Longji Green Energy uzyskała certyfikat Narodowego Laboratorium Energii Odnawialnej (NREL) w Stanach Zjednoczonych. Niezależnie opracowane przez firmę akumulatory z perowskitem z krzemu krystalicznego osiągnęły sprawność na poziomie 33,9%, co stanowi obecnie najwyższy rekord wydajności akumulatorów z perowskitu z krzemu krystalicznego na świecie. Poprzedni rekord wynosił 33,7%.
Liderzy fotowoltaiki układają warstwy krzemu krystalicznego i promują rozwój przemysłu na wiele sposobów. Obecnie struktura spółek giełdowych koncentruje się głównie na układaniu perowskitu z krystalicznego krzemu, przy czym współistnieje wiele dróg układania perowskitu Perc/Topcon/HJT. Na przykład liderzy fotowoltaiki, tacy jak Longji Green Energy i Tongwei Co., Ltd., sukcesywnie weszli na rynek, co ma promować rozwój przemysłowy akumulatorów ułożonych warstwowo. Ułożone akumulatory tej start-upowej firmy obejmują wiele dziedzin, takich jak układanie w całości perowskitu, układanie perowskitu w postaci krystalicznego krzemu, układanie perowskitu miedź, ind, gal, selen itp. Ostateczne zwycięstwo konkretnej trasy zależy również od przyszłej poprawy wydajności i efektów redukcji kosztów.
27 października, po uzyskaniu certyfikatu wydanego przez Krajowe Centrum Pomiarów i Testów Przemysłu Fotowoltaicznego, technologia fotowoltaiczna osiągnęła wydajność 21,63% w przypadku wielkopowierzchniowych modułów akumulatorów perowskitowych o wymiarach 30 cm * 40 cm, pozostając liderem w branży akumulatorów perowskitowych. (Wyniki badań pochodzą z Krajowego Centrum Pomiarowo-Badawczego Przemysłu Fotowoltaicznego)
Należy podkreślić, że wydajność na poziomie laboratoryjnym w przypadku produkcji na dużą skalę nadal wymaga sprawdzenia, a ponadto nadal istnieją wyzwania związane ze stabilnością. Jednak szybki rozwój perowskitowych ogniw fotowoltaicznych zapewnia dokładne i wydajne rozwiązanie umożliwiające redukcję kosztów i zwiększenie wydajności w branży fotowoltaicznej, a jej szerokie perspektywy rynkowe nie budzą wątpliwości.
Z punktu widzenia skali linii produkcyjnej i postępu projektów w branży perowskitów rok 2022 jest pierwszym rokiem industrializacji perowskitów. W tym roku przemysł perowskitów był w stanie nie tylko stabilnie wytwarzać kwalifikowane produkty, realizować dostawy i prace inżynieryjne na czas, ale także sprawnie podłączać terminale do sieci w celu wytwarzania energii. Wraz z postępem industrializacji stały się aktywne powiązane wydarzenia związane z inwestycjami i finansowaniem przedsiębiorstw, a w branży perowskitów powstały dziesiątki nowych startupów.
Schematyczny diagram łańcucha przemysłu akumulatorów perowskitowych w Chinach Źródło: Guanzhi Hainei Consulting
Nastąpił znaczny postęp w komercjalizacji minerałów wapniowo-tytanowych w przemyśle. W kwietniu tego roku rozpoczęła się budowa linii do produkcji fotowoltaiki perowskitowej o mocy 1 GW, której łączna wartość inwestycji w fotowoltaikę polarną wyniesie 3 miliardy juanów, a jej uruchomienie ma nastąpić w trzecim kwartale przyszłego roku; Linia produkcyjna Renshuo Solar o mocy 150 MW zostanie oddana do użytku jeszcze pod koniec tego roku, a powierzchnia podzespołów zostanie powiększona do 1,2m*0,6m. Na początku kwietnia 2023 r. firma Guangyin Technology sfinalizowała finansowanie w ramach rundy aniołów o wartości 50 milionów, ustanawiając rekord największej w branży finansowania rundy finansowania w ramach pojedynczej rundy aniołów. Budowa małej linii próbnej o mocy 10 MW rozpoczęła się w połowie kwietnia 2023 r. i została ukończona do końca czerwca, co czyni ją najszybszym na świecie oddaniem do użytku. Oczekuje się, że do końca 2024 r. zostanie ukończona linia pilotażowa o mocy 100 MW, a powierzchnia komponentów zostanie powiększona do metrów kwadratowych.
Można przewidzieć, że rozwój produkcji przemysłowej przyspieszy w 2024 r., wraz z uruchomieniem i uruchomieniem większej liczby linii produkcyjnych o mocy 100 MW i niektórych linii produkcyjnych o mocy GW. Rok 2025 może przed terminem wejść w fazę dojrzałej komercjalizacji
Rysunek: Ceremonia otwarcia linii produkcyjnej fotowoltaiki perowskitowej o mocy 1 GW wykorzystującej polarną energię słoneczną
Pojawił się przyszły utwór, gdzie znajdują się bolesne punkty
W dziedzinie perowskitowych ogniw fotowoltaicznych istnieje stan niezgody między stu szkołami myślenia. Niezależnie od tego, czy chodzi o układanie krystalicznego krzemu w perowskicie, technologię Perowskitu z warstwami perowskitu, czy też układanie w całości perowskitu, układanie perowskitu z miedzią, indem, galem i selenem oraz inne technologie, w przyszłym środowisku technologii akumulatorów perowskitowych będzie prawdopodobnie występowało zjawisko współistnienia wielu technologii obecnych baterii z krzemu krystalicznego. Ostateczny udział w rynku i przetrwanie najlepiej przystosowanych w dalszym ciągu zależą od zapotrzebowania na przyszłe scenariusze zastosowań.
Chociaż od dawna udowodniono, że redukcja kosztów i zwiększenie wydajności perowskitowych ogniw fotowoltaicznych jest wykonalne na poziomie technicznym, ostatecznego problemu nie można oddzielić od żądania obniżenia kosztów i poprawy wydajności w przemyśle fotowoltaicznym. Oznacza to, że akumulatory perowskitowe muszą uwzględniać nie tylko stabilność samego produktu, szybkie tempo spadku wydajności i zawartość toksycznego ołowiu na etapie produkcji. Bardziej fundamentalną kwestią jest to, że jeśli chcemy stopniowo zastąpić obecną sytuację rynkową zdominowaną przez baterie z krzemu krystalicznego, musimy szybko promować wydajny i tani łańcuch przemysłu perowskitowych baterii fotowoltaicznych oraz zdolności produkcyjne na skalę masową.
Dzięki ciągłemu postępowi technologii akumulatorów perowskitowych, wzrostowi zapotrzebowania rynku, inwestycjom kapitałowym i ciągłemu wsparciu politycznemu mamy podstawy sądzić, że oczekuje się, że akumulatory perowskitowe stopniowo osiągną komercyjne zastosowania na dużą skalę i staną się ważnym filarem fotowoltaiki przemysł.
W RONGSTAR Energy jesteśmy dumni, że możemy odegrać rolę w globalnym rozwoju energii słonecznej. Posiadamy wieloletnie doświadczenie w dystrybucji i hurtowych dostawach paneli fotowoltaicznych, falowników, konstrukcji, systemów magazynowania i innych komponentów do fotowoltaiki. Zobacz więcej produktów i rozwiązań fotowoltaicznych- Falowniki Deye'a,Panel słoneczny TW,Dystrybutor inwerterów fotowoltaicznych APsystems (rongstar.com).
Obsługiwana sieć IPv6
