Perovskito Photovoltaikų Inžinerija 2025 metais: Kaip naujos kartos saulės medžiagos paspartina švarios energijos revoliuciją. Tyrinėkite rinkos augimą, proveržių technologijas ir komercinimo kelią.

Vykdoma santrauka: 2025 metų perovskito fotovoltinių elementų perspektyvos
Rinkos dydis, augimo tempas ir prognozės (2025–2030)
Pagrindiniai žaidėjai ir pramonės iniciatyvos (pvz., Oxford PV, Saule Technologies, NREL)
Technologiniai inovacijos: Tandeminiai elementai, lankstūs moduliai ir gamybos pažanga
Veiklos rodikliai: Efektyvumas, stabilumas ir didinimo standartai
Tiekimo grandinė ir žaliavų svarstymai
Komercinimo svarbūs etapai ir pilotiniai projektai
Reglamentavimo, sertifikavimo ir pramonės standartai (pvz., IEC, IEEE)
Iššūkiai: Stabilumas, toksiškumas ir finansinis patikimumas
Ateities perspektyvos: Rinkos įsiskverbimas, priėmimo scenarijai ir strateginiai pasiūlymai
Šaltiniai & Nuorodos

Vykdoma santrauka: 2025 metų perovskito fotovoltinių elementų perspektyvos

Perovskito fotovoltinių elementų inžinerija 2025 metais yra pasirengusi reikšmingiems pokyčiams, kai sektorius pereina nuo laboratorinių proveržių prie ankstyvos komercinės diegimo. Perovskito saulės elementai (PSC) greitai sulaukė dėmesio dėl savo aukšto energijos konversijos efektyvumo (PCE), pigių medžiagų ir suderinamumo su lankstomis ir tandeminėmis architektūromis. 2024 metais Sertifikuoti viengysliai perovskito elementai viršijo 26% efektyvumą, o tandeminės silikono-perovskito įrenginių efektyvumas viršijo 33%, sumažindamas atotrūkį nuo tradicinių silikono fotovoltinių elementų.

Pagrindiniai pramonės žaidėjai paspartina perovskito technologijos komercinimą. Oxford PV, Jungtinės Karalystės ir Vokietijos kompanija, yra pirmaujančioje pozicijoje, paskelbusi apie pasaulyje pirmąją perovskito ant silikono tandeminių saulės elementų gamybos liniją Vokietijoje. Jų pilotinė gamybos įmonė, tikimasi, 2025 metais pristatys modulius su efektyvumu virš 28%, orientuosiasi į gyvenamųjų ir komercinių stogų rinkas. Meyer Burger Technology AG, Šveicarijos gamintojas, taip pat investavo į perovskito mokslinius tyrimus, siekdamas integruoti perovskito sluoksnius į savo aukštos efektyvumo heterojunkcijos saulės modulius.

Azijoje Toshiba Corporation ir Panasonic Corporation plėtoja perovskito mini-modulius ir lankstias saulės plokštes, vykdomi pilotiniai projektai, skirti pastatų integruotiems fotovoltiniams (BIPV) ir nešiojamojo energijos tiekimo taikymams. Tuo tarpu Hanwha Solutions Pietų Korėjoje tyrinėja perovskito-silikono tandeminius elementus didelės apimties komerciniam diegimui, pasinaudodama savo įsteigtu silikono PV gamybos pagrindu.

Nepaisant šių pasiekimų, lieka iššūkių didinant perovskito gamybą, ypač ilgalaikio stabilumo, švino valdymo ir gamybos vientisumo atžvilgiu. Tokio pramonės konsorciumai kaip Helmholtz Association ir Nacionalinė atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorija (NREL) koordinuoja pastangas spręsti šias problemas, orientuodamiesi į apvyniojimo technologijas, alternatyvias medžiagas ir pagreitintus senėjimo bandymus.

Žvelgiant į priekį į 2025 metus ir toliau, perovskito fotovoltinių elementų perspektyvos yra optimistiškos. Pramonės prognozės numato pirmuosius komercinius perovskito-silikono tandeminių modulių įrenginius, kur pradiniai kiekiai bus riboti, tačiau tikimasi, kad jie sparčiai augs, kai kaupsis patikimumo duomenys. Sektorius greičiausiai matys didesnį investicijų augimą gamybos didinimo, tiekimo grandinės plėtros ir sertifikavimo procesuose. Jei techniniai sunkumai bus įveikti, perovskito fotovoltiniai elementai galėtų atlikti pagrindinį vaidmenį siekiant pasaulinių atsinaujinančios energijos tikslų, siūlydami didesnį efektyvumą ir naujas formos veiksnius, palyginti su esamomis technologijomis.

Rinkos dydis, augimo tempas ir prognozės (2025–2030)

Perovskito fotovoltinių (PV) sektorius yra pasiruošęs reikšmingam plėtojimuisi tarp 2025 ir 2030 metų, kurį skatina greiti pažangumo medžiagų stabilumo, didinamos gamybos ir komercinių partnerystių pasiekimai. 2025 metais perovskito saulės elemento (PSC) technologija pereina nuo laboratorinių proveržių prie pilotinių ir ankstyvos komercinės gamybos, kur keletas pramonės lyderių ir konsorciumų vadovauja šiai evoliucijai.

2025 metais globali perovskito PV rinka išliks maža visos saulės rinkos dalis, tačiau jos augimo tempas tikimasi, viršys tradicinių silikono fotovoltinių augimo tempą. Pagrindiniai žaidėjai, tokie kaip Oxford PV (JK/Vokietija), pirmaujanti perovskito-silikono tandeminių elementų kūrėja, paskelbė apie pirmosios komercinės gamybos linijos plėtros pradžią Vokietijoje, orientuodama modulių efektyvumą virš 25%. Meyer Burger Technology AG (Šveicarija), didelis Europos PV gamintojas, taip pat įžengė į perovskito sritį, bendradarbiaudama plėtodama tandeminius elementus ir planuodama pilotinės gamybos plėtrą. Azijoje GCL Technology Holdings (Kinija) ir TCL (Kinija) investuoja į perovskito mokslinius tyrimus ir pilotines linijas, siekdamos pasinaudoti savo gamybos mastu greitam komerciniam diegimui.

Prognozės 2025–2030 m. rodo, kad perovskito PV įrenginių metinis augimo tempas (CAGR) viršys 30%, o pasaulinė įrengta galia gali siekti kelis gigavatus iki 2030 m. Tai patvirtina technologijos potencialas pasiūlyti pigias, didelės efektyvumo modulius ir suderinamumą su lankstiais ir lengvais substratais. Pramonės planuose, parengtuose organizacijų, tokių kaip Fraunhofer ISE (Vokietija) ir Nacionalinė atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorija (JAV), numatoma, kad perovskito-silikono tandeminiai moduliai gali pasiekti komercinį efektyvumą nuo 28% iki 30% iki 2030 metų, viršydami realius silikono viengyslių ribas.

Rinkos perspektyvas dar stiprina didinamos investicijos į gamybos didinimą ir tiekimo grandinės plėtrą. Oxford PV užsitikrino partnerystes su įsitvirtinusiais moduliais gamintojais, kol Meyer Burger Technology AG integruoja perovskito technologijas į savo Europos gamybos ekosistemą. Azijos konglomeratai, tokie kaip TCL ir GCL Technology Holdings, greičiausiai pagreitins kaštų mažinimą masinės gamybos būdu.

Nepaisant šių teigiamų tendencijų, išlieka iššūkių didinant gamybą, užtikrinant ilgalaikį stabilumą ir atitinkant finansinio patikimumo standartus. Tačiau esant dideliems pramonės žaidėjams, skiriantiems dėmesį komercizavimui, ir vykdomiems pilotiniams projektams, perovskito PV yra pasiruošęs tapti sutrikdančia jėga globalioje saulės rinkoje iki dešimtmečio pabaigos.

Pagrindiniai žaidėjai ir pramonės iniciatyvos (pvz., Oxford PV, Saule Technologies, NREL)

Perovskito fotovoltinių sektorius patiria spartų industrializavimą, daugeliui novatoriškų įmonių ir mokslinių institucijų, kurios skatina komercinimą ir technologinį tobulėjimą 2025 metais. Tarp žinomiausių yra Oxford PV, Jungtinės Karalystės ir Vokietijos įmonė, pripažinta už lyderystę perovskito-silikono tandeminiuose saulės elementuose. Oxford PV pasiekė sertifikuoto pasaulio rekordų efektyvumo daugiau nei 28% savo tandeminiuose moduliuose ir 2024 metais paskelbė apie pilotinės gamybos pradžią savo Branburo, Vokietijoje, įmonėje. Įmonės planas orientuojasi į gigavatų gamybą per artimiausius kelerius metus, skirdama aukštos efektyvumo modulius tiek stogo, tiek naudingumo rinkoms.

Kitas svarbus žaidėjas yra Saule Technologies, įsikūrusi Lenkijoje, kuri sutelkia dėmesį į lankstų, lengvą perovskito saulės plokščių gamybą. Saule sukūrė ritinėlių gamybos procesus ir nuo 2021 metų veikia pilotinę liniją komercinei gamybai. Įmonė orientuojasi į pastatų integruotus fotovoltinius (BIPV) sprendimus ir daiktų interneto (IoT) programas, atlikdama partnerystes, kad diegtų perovskito modulius realiuose aplinkose, tokiuose kaip biurų pastatai ir viešoji infrastruktūra.

Azijoje Microquanta Semiconductor Kinijoje didina perovskito modulio gamybą, pademonstravusi didelio ploto modulius su efektyvumo rodikliais virš 17%. Įmonė investuoja į automatizuotas gamybos linijas ir siekia pasiekti masinę gamybą 2025 metais, orientuodamasi tiek į vidaus, tiek į tarptautines rinkas.

Mokslinių tyrimų ir standartizavimo srityje Nacionalinė atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorija (NREL) JAV išlieka pasauline autoritetu. NREL teikia nepriklausomą perovskito elementų efektyvumo sertifikavimą ir vadovauja bendradarbiavimo projektams, kurie sprendžia stabilumo, mastelio didinimo ir aplinkos saugumo problemas. Jų darbas pagrindžia pramonės pasitikėjimą ir padeda formuoti reglamentavimo gaires perovskito diegimui.

Kiti svarbūs pramonės iniciatyvos apima Hanwha Solutions (Q CELLS tėvinė įmonė), kuri investuoja į perovskito-silikono tandeminių technologijų mokslinius tyrimus, ir Toray Industries Japonijoje, kuri kuria pažangią apvynioto medžiagą, kad pagerintų perovskito modulių ilgaamžiškumą. Be to, First Solar paskelbė apie tyrimus, skirtus perovskito integracijai su plonų plėvelių technologijomis.

Žvelgiant į ateitį, per artimiausius kelerius metus tikimasi pirmųjų komercinių perovskito pagrindu pagamintų modulių diegimų nišose ir mainstream rinkose, kai pramonės lyderiai didins produkciją ir formuos strategines partnerystes. Sektoriaus perspektyvas skatina nuolatiniai patobulinimai efektyvumo, stabilumo ir gaminimo galimybių srityse, kurių dėka perovskito fotovoltiniai elementai tampa transformuojančia technologija globalioje saulės pramonėje.

Technologiniai inovacijos: Tandeminiai elementai, lankstūs moduliai ir gamybos pažanga

Perovskito fotovoltinių inžinerijoje vyksta spartus technologinis inovavimas, ypač tandeminių elementų architektūrų, lankstumo modulio plėtros ir didinamos gamybos procesuose. 2025 metais šie pažangumai atveda perovskito saulės elementus (PSC) arčiau komercinės gyvybingumo ir didelės apimties diegimo.

Tandeminiai saulės elementai, kurie sudaro perovskito sluoksnius virš tradicinių silikono elementų, yra efektyvumo proveržių priekyje. Pasinaudodami perovskito ir silikono kompleksiškais absorbcijos spektro deriniais, šie tandeminiai įrenginiai viršija tradicinių silikono fotovoltinių viengyslių efektyvumo ribas. 2023 metais sertifikuotas pasaulio rekordinis efektyvumas 33,9% buvo pasiektas perovskito-silikono tandeminiam elementui, o pirmaujančios gamintojai orientuojasi į komercinius modulius su efektyvumu virš 30% iki 2025 metų. Oxford PV, JK ir Vokietijos įmonė, kuri yra universiteto Oksfordo išsiskyrusi, yra pirmaujanti šioje srityje, veikianti pilotinėje gamybos linijoje Vokietijoje, o planuoja didinti gamybą komerciniam diegimui. Jų technologijų planas siekia pristatyti tandeminius modulius su tiek dideliu efektyvumu, tiek patobulintu stabilumu, sprendžiant dvi pagrindines perovskito PV problemas.

Lankstūs perovskito moduliai atstovauja kitoje srityje svarbias inovacijas, leidžiančias lengvojo, lankstaus ir net pusiau permatomo saulės elementų gamybą. Tai ypač patrauklu pastatų integruotiems fotovoltiniams (BIPV), nešiojamojo energijos tiekimo sprendimams ir programoms, kur tradiciniai standus moduliai nėra tinkami. Tokios įmonės kaip Saule Technologies Lenkijoje komercionalizuoja lankstus perovskito modulius naudodamos blizgių spausdinimo ir ritinių gamybos procesus. Jų pilotiniai gamybos linijos jau tiekia demonstracinius projektus išmaniems pastatams ir IoT įrenginiams, o ateityje ketina plėsti pajėgumą ir produktų pasiūlą.

Gamybos srityje perėjimas nuo laboratorinės gamybos iki pramoninės gamybos yra kritinis fokusas. Didinamos depozicijos technikos, tokios kaip slot-die danga, peilių danga ir garų depozicija, optimizuojamos, kad būtų užtikrinta vienodumas, našumas ir ekonomiškumas. Hanwha Solutions, didelis globalus saulės gamintojas, paskelbė R&D iniciatyvas integruoti perovskito sluoksnius į savo gamybos linijas, signalizuodami, kad įsikūrę pramonės žaidėjai rodo didėjantį susidomėjimą. Tuo tarpu First Solar stebi perovskito plėtros, kaip dalį savo plataus plonos plėvelės technologijų strategiją, nors šiuo metu labiau orientuojasi į kadmio telurido technologijas.

Žvelgiant į ateitį, kitais metais tikimasi pirmų komercinių perovskito-silikono tandeminių modulių diegimų, plačiai naudojamų lankstų perovskito produktų ir tolesnio gamybos mastelio didinimo ir įrengimų ilgalaikiškumo gerinimo. Kai šios inovacijos subręs, perovskito fotovoltiniai elementai turi potencialą vaidinti svarbų vaidmenį globalioje pereinamojoje energijoje.

Veiklos rodikliai: Efektyvumas, stabilumas ir didinimo standartai

Perovskito fotovoltinių inžinerija sparčiai pažengė, o 2025 metais pažymima kritinė metinė dėl veiklos rodiklių, ypač efektyvumo, stabilumo ir didinimo. Sektorius stebi perėjimą nuo laboratorinių proveržių iki pramoninės gamybos, kurį skatina tiek įsitvirtinusios saulės gamintojai, tiek specializuoti perovskito inovatoriai.

Efektyvumas išlieka matomiausiu standartu. 2024 metais perovskito-silikono tandeminiams elementams laboratoriniuose nustatymuose viršijo 33% sertifikuotą energiją konversijos efektyvumą (PCE), tai yra pasiekimas, patvirtintas pirmaujančių tyrimų konsorciumų ir gamintojų. Oxford PV, JK-Vokietijos kompanija, yra pirmaujančioje pozicijoje, pranešdama, kad sertifikuota tandeminių elementų efektyvumas viršijo 28% pilotinėje gamybos linijoje ir orientuojasi į komercinius modulius, kurie viršija 30% PCE iki 2025 metų. Panašiai Meyer Burger Technology AG, Šveicarijos fotovoltinių gamintojas, paskelbė planus integruoti perovskito tandemų technologiją į savo produktų planus, siekdama aukštos efektyvumo modulių Europos rinkai.

Stabilumas, istoriniu požiūriu buvo iššūkiu perovskito saulės elementams, dabar yra centriniu dėmesiu. Naujausi pažangumai apvyniojimo, sudėties inžinerijos ir sąsajų modifikavimo srityse išplėtė veikimo trukmę. First Solar, Inc., gerai žinoma dėl plonų CdTe modulių, investuoja į perovskito tyrimus, pabrėždama 25 metų veikimo stabilumo poreikį, kad patenkinti naudingumo standartus. Pramonės mastu tikslas yra pasiekti mažiau nei 10% efektyvumo nuostolio per 20–25 metus, o keli pilotiniai projektai 2025 m. ketina patvirtinti šiuos teiginius realiomis sąlygomis.

Didinimo standartai nustatomi, kai pilotinės linijos pereina į gigavatų gamybos mastą. Hanwha Solutions, per Q CELLS padalinį, paskelbė apie bendradarbiavimus siekiant sukurti didinamus perovskito-silikono tandeminius modulius, pasinaudojant esama silikono infrastruktūra. Dėmesys skiriamas ritinėlių procesams ir didelio ploto dangos technikoms, siekiant sumažinti gamybos kaštus žemiau $0.20/Watt iki 2027 metų. Oxford PV pradeda 100 MW gamybos liniją Vokietijoje, siekdama tiekimo komercinius modulius gyvenamųjų ir komercinių prašymų iki vėlyvos 2025 metų.

Žvelgiant į ateitį, per artimiausius kelerius metus perovskito fotovoltiniai elementai pereina nuo demonstracijos įdiegimo. Pramonės standartai 2025 metais apims modulių veiksmingumą virš 25%, sertifikuotą stabilumą daugiau nei 20 metų, ir pirmus komercinio masto diegimus. Sektoriaus perspektyvą skatina stiprios investicijos iš tiek įsitvirtinusių žaidėjų, tiek naujokų, su aiškiu progressu link plačių vartotojų priėmimo ir integravimo į globalias saulės tiekimo grandines.

Tiekimo grandinė ir žaliavų svarstymai

Tiekimo grandinė perovskito fotovoltinių (PV) inžinerijoje sparčiai keičiasi, kad technologija artėja prie komercinės gyvybingumo 2025 metais. Skirtingai nuo tradicinių silikono pagrindu pagamintų saulės elementų, perovskito PV remiasi skirtingu žaliavų rinkiniu, įskaitant švino arba alavo halidus, organinius katijonus ir specializuotus transportavimo sluoksnius. Šių medžiagų šaltiniai, apdorojimas ir didinimas yra centriniai sektoriaus artimiausios perspektyvos.

Pagrindinis perovskito PV pranašumas yra jų potencialas žemos temperatūros, tirpiklių pagrindu gamyboje, kas gali sumažinti energijos sąnaudas ir leisti gaminti ritinių būdu. Šis lankstumas leidžia platų tiekėjų ir gamybos geografijų asortimentą, palyginti su labai konsoliduota silikono tiekimo grandine. Tačiau sektorius susiduria su iššūkiais užtikrindamas aukštos grynumo pirmtakus dideliu mastu. Pavyzdžiui, švino jodido ir formamidino druskų tiekimas turi atitikti griežtus grynumo standartus, kad užtikrinti prietaiso stabilumą ir efektyvumą. Įmonės, tokios kaip Oxford PV ir Saule Technologies, aktyviai plėtodamos patentuotas tiekimo grandines ir bendradarbiaudamos su chemijos gamintojais, kad užtikrintų patikimus šių medžiagų šaltinius.

Kitas svarbus aspektas yra aplinkos ir reglamentų patikrinimas dėl švino naudojimo perovskito formulėse. Nors tikrasis švino kiekis kiekviename vate yra žymiai mažesnis nei kitose taikymuose, pramonė aktyviai kuria perdirbimo protokolus ir tiria švino neturinčias alternatyvas. Organizacijos, tokios kaip imec, bendradarbiauja su tiekimo grandinės partneriais, siekdamos sukurti uždarą ciklą medžiagų atgavimo ir atliekų mažinimo sistemoms.

Apvyniotos ir barjerinės medžiagos, reikalingos apsaugoti perovskito sluoksnius nuo drėgmės ir deguonies, taip pat yra tiekimo grandinės plėtros dėmesio centre. Pažangios polimerinės medžiagos ir lankstūs substratai yra gaunami iš specializuotų chemijos tiekėjų, o tokioms įmonėms, kaip Dow ir DuPont, teikiant medžiagų ekspertizę, užtikrinant didinamas modulio gamybą.

Žvelgiant į artimiausius kelerius metus, tikimasi, kad perovskito PV tiekimo grandinė diversifikuosis ir brandu, didinant investicijas į aukštos kokybės medžiagų apdorojimą ir žemyninį perdirbimo infrastruktūrą. Strategijos partnerystės tarp perovskito kūrėjų ir įsitvirtinusių chemijos bei medžiagų kompanijų greičiausiai pagreitins perėjimą nuo pilotinės gamybos iki gigavatų gamybos. Kai daugiau žaidėjų pateisins rinką, tiekimo grandinės atsparumas ir tvarumas taps esminiais skirtumais, formuojančiais perovskito fotovoltinės inžinerijos konkurencinę aplinką iki 2025 metų ir vėliau.

Komercinimo svarbūs etapai ir pilotiniai projektai

Perovskito fotovoltinių (PV) technologijos komercinimas sparčiai vyksta 2025 metais, pažymėtas daugybe svarbių etapų ir pilotinių projektų, kuriuos vykdo tiek įsitvirtinusios saulės gamintojai, tiek novatoriškos startuoliai. Perovskito saulės elementai, žinomi dėl savo didelio efektyvumo ir pigios gamybos, pereina nuo laboratorinių proveržių prie realaus diegimo, o kelios įmonės paskelbė apie pilotinę gamybos liniją ir pirmuosius komercinius modulius.

Vienas iš svarbiausių žaidėjų Oxford Photovoltaics buvo pirmaujančioje pozicijoje, plėtojant perovskito-silikono tandeminius elementus. 2024 metais įmonė paskelbė apie savo pilotinės linijos atidarymą Vokietijoje, orientuodama komercinių modulių pristatymą 2025 metais. Jų tandeminių elementų sertifikuotas efektyvumas viršijo 28%—reikšmingas šuolis lyginant su tradiciniais silikono moduliais. Oxford PV bendradarbiavimas su įsitvirtinusiais silikono gamintojais greičiausiai palengvins perovskito sluoksnių integravimą į esamas gamybos linijas, paspartindamas rinkos įvedimą.

Azijoje Microquanta Semiconductor paleido pilotinės gamybos įmonę Kinijoje, orientuodama dėmesį į didelio ploto perovskito modulius. Įmonė pranešė apie sėkmingą perovskito demonstracinių projektų įrengimą komercinėse stogų projektuose, o moduliai pasiekė lauko operacinę stabilumą per 1,000 valandų. Microquanta planas apima didinimą iki gigavatų gamybos pajėgumų iki 2026 metų, rodyti stiprią pasitikėjimą technologijos artimu gyvybingumu.

Tuo tarpu Hanwha Solutions, didelis globalus saulės gamintojas, paskelbė R&D investicijas ir pilotinius projektus, skirtus integruoti perovskito technologiją į savo Q CELLS gaminių liniją. Hanwha pastangos orientuojasi į perovskito-silikono tandeminių modulių ilgaamžiškumo ir gamybos galimybių tobulinimą, liečiamų bandymų vykdymą tiek Europoje, tiek Pietų Korėjoje. Įmonės dalyvavimas laikomas esminiu tradicinės pramonės priėmimo rodikliu.

Kitos žinomos iniciatyvos apima Saule Technologies Lenkijoje, kuri diegia lankstius perovskito modulius pastatų integruotiems fotovoltiniams (BIPV) ir IoT taikymams. Jų pilotiniai projektai komerciniuose pastatuose ir viešojoje infrastruktūroje demonstruoja perovskito PV universalumą, toli nuo tradicinių saulės ūkių.

Žvelgiant į ateitį, artimiausi keleriai metai tikimasi matyti pirmus didelio masto komercinius perovskito modulių diegimus, o pramonės lyderiai orientuojasi į modulių ilgaamžiškumą virš 20 metų ir konkurencingus lyginamus energijos kaštus (LCOE). Šių pilotinių projektų sėkmė ir ankstyvosios komercizavimo iniciatyvos bus esminės, siekiant girdėti perovskito fotovoltinius elementus kaip pagrindinę atsinaujinančių energijos technologiją iki dešimties pabaigos.

Reglamentavimo, sertifikavimo ir pramonės standartai (pvz., IEC, IEEE)

Reglamentavimo aplinka perovskito fotovoltinių (PV) inžinerijoje sparčiai keičiasi artėjant technologijos komerciniam brandumui 2025 metais. Istoriškai, perovskito saulės elementai turėjo iššūkių atitikti nustatytus sertifikacijos ir saugumo standartus, tokius kaip tarptautinė elektrinių standartizavimo komisija (IEC) ir elektrotechnikos ir elektronikos inžinierių institutas (IEEE), dėl jų unikalių medžiagų savybių ir stabilumo problemų. Tačiau pastaraisiais metais padaryta svarbių pasiekimų tiek tvirtų perovskito modulių plėtojimo, tiek reglamentavimo struktūrų adaptacijos srityje, kad būtų patenkinti šie inovacijos.

IEC, per savo Techninį komitetą 82, aktyviai dirba dėl standartų atnaujinimo ir plėtimo, siekdama išspręsti konkrečius perovskito PV poreikius. Reikšmingiausi standartai yra IEC 61215 (dizaino kvalifikacijai ir tipo patvirtinimui) ir IEC 61730 (saugumo kvalifikavimui), kurie patikrinami siekiant užtikrinti jų taikymą perovskito pagrindu pagamintiems įrenginiams. 2024 m. keletas pilotinių projektų Europoje ir Azijoje sėkmingai užbaigė pirmąjį sertifikavimo bandymą pagal modifikuotas IEC protokolus, demonstruodami pagerėjusius stabilumo ir saugos profilius perovskito moduliuose. Šis pažangumas greičiausiai baigsis formalizuotais, perovskito specifiniais pakeitimais IEC standartuose iki 2025 metų pabaigos.

Pramonės konsorciumai ir pirmaujančios gamintojai atlieka esminį vaidmenį formuojant šiuos standartus. Oxford PV, JK-Vokietijos kompanija, esanti priekinėje perovskito-silikono tandeminės technologijos srityje, aktyviai bendradarbiauja su sertifikavimo institucijomis, siekdama patvirtinti ilgalaikį savo modulių patikimumą. Panašiai Microquanta Semiconductor Kinijoje ir Saule Technologies Lenkijoje dalyvauja tarptautinėse darbo grupėse, siekdamos užtikrinti, kad naujai atsirandantys standartai atspindėtų didelio masto perovskito gamybos ir diegimo realijas.

IEEE taip pat prisideda prie standartizacijos proceso, ypač per savo Fotovoltinių standartų komitetą, kuris svarsto naujas gaires dėl našumo matavimo ir pagreitintų senėjimo bandymų, pritaikytų perovskito medžiagoms. Šie pastangai papildomi Nacionalinės atsinaujinančių energijos šaltinių laboratorijos (NREL) iniciatyvomis JAV, kuri teikia nuorodos duomenis ir bandymų protokolus, kad padėtų globaliai harmonizuoti sertifikavimo reikalavimus.

Žvelgdami į ateitį, per artimiausius kelerius metus bus esminiai universalūs sertifikavimo kelių nustatymams perovskito PV. Kuo daugiau gamintojų, tokių kaip Hanwha Solutions ir First Solar, tyrinės perovskito integravimą, tikimasi, kad pramonės priėmimas naujų IEC ir IEEE standartų bus palaikomas. Ši reglamentavimo aiškumas turėtų paspartinti bankininkystę, draudimo priėmimą ir didelio masto perovskito fotovoltinių diegimą, pozicionuodamas technologiją didžiuliam rinkos poveikiui iki dešimties pabaigos.

Iššūkiai: Stabilumas, toksiškumas ir finansinis patikimumas

Perovskito fotovoltinės inžinerijos padarė nepaprastų pažangų efektyvumo ir mastelio, tačiau sektorius susiduria su užsilaikomu iššūkiu stabilumo, toksiškumo ir finansinio patikimumo, kai jis pereina per 2025 metus ir ateinančius metus. Sunkiausias techninis iššūkis išlieka ilgaamžiškumas perovskito saulės elementų (PSC) realaus pasaulio veikimo sąlygose. Nors laboratoriniai įrenginiai pasiekė energijos konversijos efektyvumą virš 25%, šie rezultatai dažnai greitai blogėja, kai jie yra veikiami drėgmės, deguonies, šilumos ir ultravioletinės šviesos. Pirmaujančios gamintojai ir tyrimų konsorciumai, tokie kaip Oxford PV ir First Solar, investuoja daug į apvyniojimo technologijas ir sudėties inžineriją, siekdami spręsti šias problemas. Pavyzdžiui, Oxford PV pranešė apie pažangą tandeminių silikono-perovskito moduliuose, turinčiuose pagerintą veikimo trukmę, tačiau komercinės garantijos vis dar atsilieka nuo nustatytų silikono PV modulių.

Toksikumas, ypač dėl švino naudojimo efektyviausiuose perovskito formulėse, išlieka esminiu visų reguliuotojų ir investuotojų rūpesčiu. Europos Sąjunga ir kitos jurisdikcijos atidžiai stebi švino poveikį aplinkai tiek gamybos, tiek veiklos, tiek pabaigos naudojimo srityse. Įmonės, tokios kaip Solaronix ir Hunt Perovskite Technologies, aktyviai plėtoja bešvinio ar švino sumažintas perovskito alternatyvas, tačiau jos dar nesiekia jų švino pagrindu pagamintų kolegų našumo ir stabilumo. Pramonė taip pat tyrinėja tvarius perdirbimo ir uždarymo strategijas, kad sumažintų potencialius aplinkosauginius pavojus, kas yra esminis reglamentavimo patvirtinimui ir viešajam priėmimui.

Finansinis patikimumas—investuotojų ir skolintojų pasitikėjimas ilgalaikiu perovskito PV projektų finansiniu gyvybingumu—išlieka kliūtimi didelio masto diegimui. Platus lauko duomenų trūkumas dėl perovskito modulių našumo ir degradacijos rodiklių įvairiomis klimato sąlygomis apsunkina finansinių institucijų galimybę vertinti riziką. Tokios pramonės grupės, kaip Tarptautinė fotovoltinių kokybės užtikrinimo darbo grupė, dirba, kad nustatytų standartizuotus bandymo protokolus ir patikimumo standartus, taikomus perovskito technologijoms. Tuo tarpu įsitvirtinusios saulės gamintojos, tokios kaip JinkoSolar ir Trina Solar, atidžiai stebi perovskito plėtros, kai kurie inicijuoja pilotinius projektus vertinimui su esamais silikono produktais.

Žvelgdami į ateitį, artimiausi keleri metai bus esminiai perovskito PV. Sėkmė priklausys nuo patikimų modulių ilgaamžiškumo įrodymų, sprendžiant toksiškumo problemas per medžiagų inovacijas arba perdirbimą, ir sukuriant patikimos lauko veiklos dokumentus. Tik tuomet perovskito fotovoltiniai elementai pasieks tokią finansinę paramą, kokia būtina plačiai vartojimui ir gigavatų masto diegimui.

Ateities perspektyvos: Rinkos įsiskverbimas, priėmimo scenarijai ir strateginiai pasiūlymai

Perovskito fotovoltinių (PV) inžinerijos perspektyvos 2025 ir vėlesniais metais pažymėtos perėjimu nuo laboratorinių proveržių iki ankstyvo etapo komercinio diegimo. Perovskito saulės elementai (PSC) demonstruoja greitus patobulinimus energijos konversijos efektyvume (PCE), kai sertifikuoti viengysliukai dabar viršija 25% laboratorinėse sąlygose. Kitas etapas orientuojasi į gamybos didinimą, ilgalaikio stabilumo gerinimą ir perovskito technologijos integravimą į pagrindines saulės rinkas.

Keletas kompanijų yra šios pereinamojo laikotarpio pradiniuose etapuose. Oxford Photovoltaics, JK-Vokietijos kompanija, yra pripažintas lyderis perovskito-silikono tandeminės technologijos srityje. 2023 metais Oxford PV paskelbė apie savo pirmosios didelės gamybos linijos atidarymą Vokietijoje, orientuodama komercinius modulius su efektyvumu virš 27%. Įmonė siekia pristatyti pirmuosius komercinius produktus į rinką 2025 metais, orientuodama dėmesį į partnerystes su įsitvirtinusiais silikono PV gamintojais, kad pagreitintų priėmimą.

Kitas svarbus žaidėjas, Microquanta Semiconductor Kinijoje, pranešė apie pilotinę perovskito modulių gamybą ir dirba link didinimo iki gigavatų lygio. Jų planas apima perovskito modulių diegimą pastatų integruotuose fotovoltiniuose (BIPV) ir naudingumo projekuose, nustatomi bandymai, kurie patvirtins ilgaamžiškumą ir našumą.

JAV First Solar—nors pagrindinis dėmesys skiriamas plones plėvelės kadmio telurido (CdTe) technologijai—investavo į mokslinius bendradarbiavimus, tyrinėjančius perovskito tandeminių architektūrų galimybes, signalizuodami, kad dėmesys kilo iš įsitvirtinusių PV gamintojų, o visiškai naujoms ir kitoms vienegybėms.

Pramonės organizacijos, tokios kaip Saulės energijos pramonės asociacija (SEIA) ir Tarptautinė energijos agentūra (IEA), iškėlė perovskito PV kaip pagrindinę inovacijų sritį per artimiausią dešimtmetį, su potencialu sumažinti kaštus ir plėtoti saulės naudojimą naujose rinkose. IEA technologijų planuose tikimasi, kad perovskito pagrindu sukurti moduliai gali pradėti užimti matomą dalį naujų saulės įrenginių iki vėlyvųjų 2020-ųjų, priklausomai nuo sėkmingo komercinimo ir finansinio patikimumo.

Rinkos įsiskverbimas: Pradinė priėmimo tikimasi aukštesnės klasės stogams, BIPV ir tandeminių atnaujinimo segmentams, kur didesnis efektyvumas pateisina ankstyvuosius kaštus. Plačiau naudojimasis elektriniais tinklais priklausys nuo stabilumo rodiklius ir konkurencingos lyginamosios energijos kainos (LCOE).
Priėmimo scenarijai: Strateginės partnerystės tarp perovskito inovatorių ir įsitvirtinusių silikono modulinių gamintojų tikriausiai pagreitins rinkos įėjimą. Ankstyvieji vyriausybių ir tinklinių pilotiniai projektai bus kritiniai, siekiant patvirtinti našumą ir mažinti investicijų riziką.
Strateginiai pasiūlymai: Įmonės turėtų prioritetizuoti tvirtą lauko bandymus, skaidrius našumo duomenis ir tiekimo grandinės plėtrą. Politikai gali remti naujų kartų PV priėmimo per tikslines paskatas bei supaprastintas sertifikavimo procedūras.

Iš viso 2025 metai yra kritiniai perovskito PV inžinerijai, kai pirmieji komerciniai diegimai nustato platesnės priėmimo ir techninės brandos planą artimiausiais metais.

Šaltiniai & Nuorodos

"Japan’s Solar Revolution: Next-Gen Panels 2025!"

Watch this video on YouTube

Perovskių fotovoltinės technologijos 2025: Disruptyvus augimas ir naujos kartos saulės inžinerija atskleista

ByQuinn Parker