Perovskīta fotovoltāka inženierija 2025. gadā: kā nākamās paaudzes saules materiāli paātrina tīrās enerģijas revolūciju. Izpētiet tirgus izaugsmi, breakthrough tehnoloģijas un komercializācijas ceļvedi.

Izpildraksts: 2025. gada skatījums uz perovskītu fotovoltākiem
Tirgus lielums, izaugsmes temps un prognozes (2025–2030)
Galvenie spēlētāji un nozaru iniciatīvas (piemēram, Oxford PV, Saule Technologies, NREL)
Tehnoloģiskās inovācijas: tandēma šūnas, elastīgi moduļi un ražošanas sasniegumi
Veiktspējas metrikas: efektivitāte, stabilitāte un scale-up standarti
Piegādes ķēde un izejvielu apsvērumi
Komercializācijas posmi un izmēģinājuma projekti
Regulatīvie, sertifikācijas un nozaru standarti (piemēram, IEC, IEEE)
Izaicinājumi: izturība, toksicitāte un bankabilitāte
Nākotnes skatījums: tirgus iekarošana, pieņemšanas scenāriji un stratēģiskās rekomendācijas
Avoti un atsauces

Izpildraksts: 2025. gada skatījums uz perovskītu fotovoltākiem

Perovskīta fotovoltāku inženierija gatavojas ievērojamajiem sasniegumiem 2025. gadā, kad nozare pāriet no laboratorijas līmeņa panākumiem uz agrīnu komercizvietošanu. Perovskīta saules šūnas (PSC) ir ātri ieguvušas uzmanību, pateicoties augstajai jaudas konversijas efektivitātei (PCE), lētajām izejvielām un saderībai ar elastīgām un tandem arhitektūrām. 2024. gadā sertificētās vienas šūnas perovskīta šūnas pārsniedza 26% efektivitāti, bet tandem silīcija-perovskīta ierīces pārsniedza 33%, samazinot atšķirību ar tradicionālām silīcija fotovoltākajām šūnām.

Galvenie nozares spēlētāji paātrina perovskīta tehnoloģijas komercializāciju. Oxford PV, Apvienotās Karalistes un Vācijas uzņēmums, ir līderis, kas paziņoja par pasaulē pirmās perovskītu uz silīcija tandem saules šūnas ražošanas līnijas izveidi Vācijā. Viņu izmēģinājuma ražotne, kas sagaidāma 2025. gadā, plāno piegādāt moduļus ar efektivitāti virs 28%, mērķējot uz dzīvojamo un komerciālo jumta tirgu. Meyer Burger Technology AG, Šveices ražotājs, arī ir ieguldījis perovskīta pētniecībā un attīstībā, cenšoties integrēt perovskīta slāņus savos augstas efektivitātes heterojunkcionā esošajos saules moduļos.

Āzijā Toshiba Corporation un Panasonic Corporation attīsta perovskīta mini-moduļus un elastīgus saules paneļus, īstenojot izmēģinājuma projektus ēku integrētajai fotovoltākai (BIPV) un portatīvo enerģijas lietojumu jomā. Tikmēr Hanwha Solutions Dienvidkorejā pēta perovskīta-silīcija tandem šūnas lielā mēroga komerciālai izvietošanai, izmantojot savu izveidoto silīcija PV ražošanas bāzi.

Neskatoties uz šiem sasniegumiem, izaicinājumi pastāv, mēģinot palielināt perovskīta ražošanu, īpaši attiecībā uz ilgtermiņa stabilitāti, svina pārvaldību un ražošanas vienveidību. Nozares konsorciji, piemēram, Helmholtz Association un Nacionālais atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL), koordinē centienus risināt šīs problēmas, koncentrējoties uz iesaiņošanas tehnoloģijām, alternatīvām izejvielām un paātrinātām novecošanas testiem.

Paskatoties uz priekšu 2025. gadā un pat tālāk, perspektīva perovskīta fotovoltākiem ir optimistiska. Nozares prognozes paredz pirmo komerciālo perovskīts-silīcija tandem moduļu uzstādīšanu, sākotnējie apjomi būs ierobežoti, bet sagaidāms, ka tie ātri pieaugs, kamēr uzkrājas uzticamības dati. Nozare, visticamāk, redzēs palielinātus ieguldījumus ražošanas palielināšanā, piegādes ķēdes attīstībā un sertifikācijas procesos. Ja tehniskos šķēršļus pārvarēs, perovskīta fotovoltāki varētu spēlēt izšķirošu lomu globālo atjaunojamās enerģijas mērķu sasniegšanā, piedāvājot augstāku efektivitāti un jaunas formas salīdzinājumā ar esošajām tehnoloģijām.

Tirgus lielums, izaugsmes temps un prognozes (2025–2030)

Perovskīta fotovoltāku (PV) nozare ir gatava ievērojamai paplašināšanai no 2025. līdz 2030. gadam, ko virza ātra materiālu stabilitātes uzlabošana, mērogojama ražošana un komercpartnerības. Sākot ar 2025. gadu, perovskīta saules šūnu (PSC) tehnoloģija pāriet no laboratorijas līmeņa panākumiem uz izmēģinājuma un agrīnas komerciālās ražošanas, ar vairākiem nozares līderiem un konsorcijiem, kas vada šo attīstību.

2025. gadā globālais perovskīta PV tirgus paliek neliela daļa no kopējā saules tirgus, taču tā izaugsmes temps prognozēts, ka pārsniegs tradicionālo silīcija fotovoltāku izaugsmes tempu. Galvenie spēlētāji, piemēram, Oxford PV (Apvienotā Karaliste/Vācija), kas ir perovskīta-silīcija tandem šūnu pionieris, ir paziņojuši par pirmajās komerciālās ražošanas līnijas palielināšanu Vācijā, mērķējot uz moduļu efektivitāti virs 25%. Meyer Burger Technology AG (Šveice), liels Eiropas PV ražotājs, arī ir iegājusi perovskīta jomā, sadarbojoties ar tandem šūnu attīstību un plānojot izmēģinājuma ražošanu. Āzijā GCL Technology Holdings (Ķīna) un TCL (Ķīna) iegulda perovskīta pētniecībā un attīstībā un izmēģinājuma līnijās, mērķējot izmantot savas ražošanas jaudas ātrai komercializācijai.

Prognozes 2025.–2030. gadam norāda uz gada sastāvdaļu izaugsmes līkni (CAGR) perovskīta PV uzstādīšanai, kas pārsniedz 30%, ar globālajām uzstādītajām jaudām, iespējams, sasniedzot vairākus gigavatus līdz 2030. gadam. Tas ir balstīts uz tehnoloģijas potenciālu lētām, augstas efektivitātes moduļiem un saderību ar elastīgām un vieglām pamatnēm. Nozares ceļveži, piemēram, no organizācijām, piemēram, Fraunhofer ISE (Vācija) un Nacionālais atjaunojamās enerģijas laboratorija (ASV), prognozē, ka perovskīts-silīcija tandem moduļi varētu sasniegt komerciālas efektivitātes 28–30% līdz 2030. gadam, pārsniedzot praktiskos ierobežojumus vienšūnu silīcija tehnoloģijām.

Tirgus outlook ir papildu nostiprināts, palielinoties ieguldījumiem ražošanas palielināšanā un piegādes ķēdes attīstībā. Oxford PV ir nodrošinājusi partnerattiecības ar izveidotiem moduļu ražotājiem, bet Meyer Burger Technology AG integrē perovskīta tehnoloģiju savā Eiropas ražošanas ekosistēmā. Āzijas konglomerāti, piemēram, TCL un GCL Technology Holdings, tiek gaidīti paātrināt izmaksu samazināšanu, masveida ražošanas rezultātā.

Neskatoties uz šiem pozitīvajiem tendenču, izaicinājumi joprojām pastāv ražošanas palielināšanā, nodrošinot ilgtermiņa stabilitāti un apmierinot bankabilitātes standartus. Tomēr, ar galvenajiem nozares spēlētājiem apņēmušiemies uz komercializāciju un jau uzsākušiem izmēģinājuma projektiem, perovskīta PV ir pozicionēta kā traucējoša spēks globālajā saules tirgū līdz desmitgades beigām.

Galvenie spēlētāji un nozaru iniciatīvas (piemēram, Oxford PV, Saule Technologies, NREL)

Perovskīta fotovoltāku nozare piedzīvo strauju industrializāciju, ar vairākiem pirmsākumu uzņēmumiem un pētniecības iestādēm, kas vada komercializāciju un tehnoloģisko attīstību 2025. gadā. Starp vispazīstamākajiem ir Oxford PV, Apvienotās Karalistes un Vācijas uzņēmums, kas pazīstams ar savu līderību perovskīta-silīcija tandem saules šūnās. Oxford PV ir sasniegusi sertificētas pasaules rekordefektivitātes virs 28% saviem tandem moduļiem un 2024. gadā paziņoja par izmēģinājuma ražošanas uzsākšanu savā Branderburgā, Vācijā. Uzņēmuma ceļvedis mērķē uz gigavatu apmēra ražošanu nākamo pāris gadu laikā, mērķējot piegādāt augstas efektivitātes moduļus gan jumta, gan komerciālajiem tirgiem.

Cits galvenais spēlētājs ir Saule Technologies, kas ir reģistrēta Polijā un koncentrējas uz elastīgiem, viegliem perovskīta saules paneļiem. Saule ir izstrādājusi ruļļu līdz ruļļa ražošanas procesus un kopš 2021. gada darbojas ar izmēģinājuma līniju komerciālai ražošanai. Uzņēmums mērķē uz ēku integrēto fotovoltiku (BIPV) un lietu interneta (IoT) lietojumiem, turpinot partnerattiecības perovskīta moduļu izvietošanai reālās vides apstākļos, piemēram, biroju ēkās un publiskajā infrastruktūrā.

Āzijā Microquanta Semiconductor Ķīnā mērogo perovskīta moduļu ražošanu, demonstrējot lielas platības moduļus ar efektivitāti, kas pārsniedz 17%. Uzņēmums iegulda automatizētās ražošanas līnijās un mērķē sasniegt masveida ražošanu līdz 2025. gadam, koncentrējoties gan uz iekšējo, gan starptautisko tirgu.

Pētniecības un standartizācijas jomā Nacionālais atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL) ASV paliek globāls autoritāte. NREL nodrošina neatkarīgu sertifikāciju perovskīta šūnu efektivitātēm un vada sadarbības projektus, lai risinātu stabilitātes, mērogojamības un vides drošības jautājumus. Viņu darbs nodrošina nozares uzticību un aizsargā regulējuma ietvarus perovskīta izvietošanai.

Citas ievērojamas nozares iniciatīvas ietver Hanwha Solutions (Q CELLS mātes uzņēmums), kas investē perovskīta-silīcija tandēma pētniecībā un attīstībā, un Toray Industries Japānā, kas attīsta uzlabotus iesaiņošanas materiālus, lai uzlabotu perovskīta moduļu izturību. Turklāt First Solar ir paziņojusi par izpētes pētījumu perovskīta integrācijai ar savām plānā plēves tehnoloģijām.

Nākotnē, nākamajos gados tiek gaidīta pirmo komerciālo perovskīta moduļu izvietošana nišu un galvenajos tirgos, ar nozares līderiem, kas palielina ražošanu un veido stratēģiskas partnerattiecības. Nozares perspektīvu paaugstina pastāvīgas uzlabojumi efektivitātē, stabilitātē un ražojamībā, nostiprinot perovskītu fotovoltāku kā transformējošu tehnoloģiju globālajā saules nozarē.

Tehnoloģiskās inovācijas: tandēma šūnas, elastīgi moduļi un ražošanas sasniegumi

Perovskīta fotovoltāku inženierija piedzīvo straujas tehnoloģiskās inovācijas, īpaši tandēma šūnu arhitektūrās, elastīgu moduļu izstrādē un mērogojamās ražošanas procesos. No 2025. gada šie sasniegumi tuvinās perovskīta saules šūnas (PSC) komerciālai dzīvotspējai un lieliskas izvietošanai.

Tandēma saules šūnas, kas sakrājas perovskīta slāņus virs tradicionālajām silīcija šūnām, ir priekšplānā efektivitātes sasniegumā. Izmantojot perovskīta un silīcija komplementāro absorbcijas spektru, šie tandēma ierīces ir pārsniegušas vienšūnu efektivitātes ierobežojumus tradicionālām silīcija fotovoltākajām šūnām. 2023. gadā parādīja sertificēta pasaules rekordefektivitāte 33.9% perovskīta-silīcija tandēmšūnā, un vadošie ražotāji mērķē uz komerciāliem moduļiem ar efektivitāti virs 30% līdz 2025. gadam. Oxford PV, Apvienotās Karalistes un Vācijas uzņēmums, kas izveidojies no Oksfordas Universitātes, ir šajā jomā pionieris, darbojoties ar izmēģinājuma līniju Vācijā un plānojot ražošanas palielināšanu komerciālai izvietošanai. Viņu tehnoloģiju ceļvedis mērķē piegādāt tandēma moduļus gan ar augstu efektivitāti, gan uzlabotu stabilitāti, risinot divas no galvenajām problēmām perovskīta PV.

Elastīgie perovskītu moduļi pārstāv vēl vienu lielu inovāciju, ļaujot vieglus, liekamus un pat puscaurspīdīgus saules paneļus. Tie ir īpaši pievilcīgi ēku integrētai fotovoltikai (BIPV), portatīvajai jauda un lietojumiem, kuros tradicionālie stingrie paneļi nav piemēroti. Uzņēmumi, piemēram, Saule Technologies Polijā komercializē elastīgus perovskīta moduļus, izmantojot tintes drukāšanu un ruļļu līdz ruļļa ražošanu. Viņu izmēģinājuma ražotnes jau piegādā demostrācijprojektiem gudrajiem namiem un IoT ierīcēm, plānojot palielināt jaudu un produktu piedāvājumu tuvākajos gados.

Ražošanas jomā pāreja no laboratorijas līmeņa ražošanas uz rūpniecisko ražošanu ir kritiska prioritāte. Mērogojami noguldīšanas paņēmieni, piemēram, slot-die pārklājums, asmens pārklājums un tvaika noguldīšana, tiek optimizēti, lai nodrošinātu vienveidību, caurlaidību un izmaksu efektivitāti. Hanwha Solutions, galvenais globālais saules ražotājs, ir paziņojis par R&D iniciatīvām, lai integrētu perovskīta slāņus savos ražošanas līnijās, liecinot par pieaugošo interesi no izveidotajiem nozares spēlētājiem. Tikmēr First Solar uzrauga perovskīta attīstību kā daļu no savas plašākas plānā plēves tehnoloģijas stratēģijas, tomēr šobrīd paliek koncentrēts uz kadmija tellurīda tehnoloģijām.

Paskatoties uz priekšu, nākamajos gados gaidāmas pirmās komerciālās izvietojumi perovskīta-silīcija tandēma moduļiem, plašāka elastīgu perovskīta produktu pieņemšana un turpmāki uzlabojumi ražošanas mērogojamībā un ierīču ilgmūžībā. Kad šie jauninājumi nobriest, perovskītu fotovoltākie solījumi būtiski piedalīties globālajā pārejā uz atjaunojamo enerģiju.

Veiktspējas metrikas: efektivitāte, stabilitāte un scale-up standarti

Perovskīta fotovoltāku inženierija ir ātri attīstījusies, 2025. gads iezīmē nozīmīgu gadu veiktspējas metrikām, īpaši efektivitātei, stabilitātei un mērogojamībai. Nozare piedzīvo pāreju no laboratorijas līmeņa sasniegumiem uz industriālo izvietojumu, ko virza gan izveidotie saules ražotāji, gan specializēti perovskīta jauninātāji.

Efektivitāte paliek visredzamākais metriku rādītājs. 2024. gadā perovskīta-silīcija tandem šūnas pārsniedza 33% sertificētu jaudas konversijas efektivitāti (PCE) laboratorijas apstākļos, kas apstiprināts vadošo pētniecības konsorciju un ražotāju pētījumos. Oxford PV, Apvienotās Karalistes un Vācijas uzņēmums, ir bijis līderis, ziņojot par sertificētām tandem šūnu efektivitātēm virs 28% izmēģinājuma ražošanas līnijās, mērķējot uz komerciāliem moduļiem ar efektivitāti virs 30% līdz 2025. gadam. Līdzīgi Meyer Burger Technology AG, Šveices fotovoltāku ražotājs, ir izsludinājusi plānus integrēt perovskīta tandēma tehnoloģiju savā produktu ceļvedī, mērķējot uz augstas efektivitātes moduļiem Eiropas tirgum.

Stabilitāte, kas vēsturiski ir bijusi izaicinājums perovskīta saules šūnām, tagad ir centrālā uzmanība. Jaunākie sasniegumi iesaiņošanā, kompozīcijas inženierijā un saskares modifikācijās ir pagarinājuši darbības mūža ilgumu. First Solar, Inc., kas pazīstama galvenokārt ar plānā plēves CdTe moduļiem, ir ieguldījusi perovskīta pētniecībā, akcentējot nepieciešamību pēc 25 gadu darbības stabilitātes, lai atbilstu komerciālo prasību vajadzībām. Nozares mērogā mērķis ir panākt mazāk par 10% veiktspējas zudumu 20–25 gadu laikā, ar vairākiem izmēģinājuma projektiem, kas gaidāmi 2025. gadā, lai apstiprinātu šos apgalvojumus reālos apstākļos.

Mērogojamības standarti tiek noteikti, kad izmēģinājuma līnijas pāriet uz gigavatu līmeņa ražošanu. Hanwha Solutions, caur savu Q CELLS nodaļu, ir paziņojusi par sadarbību, lai izstrādātu mērogojamus perovskīta-silīcija tandēma moduļus, izmantojot esošo silīcija infrastruktūru. Uzņēmuma uzmanība ir vērsta uz ruļļu līdz ruļļa pārklājuma tehnoloģijām un lielo platību pārklājumiem, ar mērķi samazināt ražošanas izmaksas zem 0,20 ASV dolāriem par vatu līdz 2027. gadam. Oxford PV uzsāk 100 MW ražošanas līniju Vācijā, ar mērķi piegādāt komerciālus moduļus jumta un komerciālo lietojumu vajadzībām līdz 2025. gada beigām.

Paskatoties uz priekšu, nākamajos gados mēs redzēsim, kā perovskīta fotovoltāki pāries no demonstrācijām uz izvietošanu. Nozares standarti 2025. gadā ietver moduļu efektivitāti virs 25%, sertificētu stabilitāti virs 20 gadiem un pirmos komerciāla mēroga uzstādījumus. Nozaru perspektīva tiek uzlabota ar spēcīgu ieguldījumu no gan izveidotiem spēlētājiem, gan jaunajiem ienācējiem, ar skaidru virzību uz plašāku pieņemšanu un integrāciju globālajās saules piegādes ķēdēs.

Piegādes ķēde un izejvielu apsvērumi

Piegādes ķēde perovskīta fotovoltīkas (PV) inženierijai ātri attīstās, jo tehnoloģija tuvojas komerciālai dzīvotspējai 2025. gadā. Atšķirībā no tradicionālām silīcija bāzētajām saules šūnām, perovskīta PV paļaujas uz atšķirīgu izejvielu kopumu, tostarp svina vai tintes halīdiem, organiskām katjonām un specializētiem transporta slāņiem. Šo materiālu iegāde, apstrāde un mērogošana ir centrā cilvēks tuvākajā nozares perspektīvā.

Galvenā perovskīta PV priekšrocība ir to potenciāls zemas temperatūras, šķīduma bāzes ražošanai, kas var samazināt enerģijas patēriņu un iespēju ražot ruļļu līdz ruļļa ražošanu. Šī elastība ļauj plašākus piegādātājus un ražošanas ģeogrāfijas salīdzinājumā ar augsti apvienoto silīcija piegādes ķēdi. Tomēr nozare saskaras ar izaicinājumiem nodrošināt augstas tīrības prekursorus mērogā. Piemēram, svina jodīda un formamidīnija sāļiem jāatbilst stingriem tīrības standartiem, lai nodrošinātu ierīču stabilitāti un efektivitāti. Uzņēmumi, piemēram, Oxford PV un Saule Technologies aktīvi izstrādā patentētas piegādes ķēdes un sadarbojas ar ķīmijas ražotājiem, lai nodrošinātu uzticamus avotus šiem materiāliem.

Cits svarīgs apsvērums ir vides un regulatīvas pārbaudes procesa apvidū attiecībā uz svina izmantošanu perovskīta sastāvos. Lai gan faktiskais svina saturs par vatu ir ievērojami zemāks nekā citās lietojumprogrammās, nozare aktīvi izstrādā pārstrādes protokolus un pēta svina bezmaksas alternatīvas. Organizācijas, piemēram, imec, sadarbojas ar piegādes ķēdes partneriem, lai izveidotu slēgtus sistēmas materiālu atgūšanai un atkritumu samazināšanai.

Iesaiņošanas un barjeru materiāli, kas nepieciešami, lai pasargātu perovskīta slāņus no mitruma un skābekļa, ir arī piegādes ķēdes attīstības uzmanības centrā. Uzlaboti polimēri un elastīgas pamatnes tiek iegūti no specializētiem ķīmijas piegādātājiem, uzņēmumiem, piemēram, Dow un DuPont, nodrošinot materiālu ekspertīzi mērogojamiem moduļu ražošanai.

Pārskatot nākamos gadus, ir gaidāms, ka perovskīta PV piegādes ķēde attīstīsies un nobriedīs, pieaugot ieguldījumiem izejvielu apstrādē un pārstrādes infrastruktūrā. Stratēģiskās partnerības starp perovskīta izstrādātājiem un izveidotām ķīmijas un materiālu uzņēmumiem, iespējams, paātrinās pāreju no izmēģinājuma mēroga uz gigavatu apmēra ražošanu. Ar vairākiem tirgus spēlētājiem, piegādes ķēdes noturība un ilgtspējība kļūs par galvenajiem atšķirības faktoriem, kas ietekmē konkurējošo ainavu perovskītu fotovoltāku inženierijā līdz 2025. gadam un vēlāk.

Komercializācijas posmi un izmēģinājuma projekti

Perovskīta fotovoltīkmateriālu (PV) tehnoloģijas komercializācija strauji progresē 2025. gadā, iezīmējot virkni nozīmīgu posmu un izmēģinājuma projektu, ko vada gan izveidotie saules ražotāji, gan inovatīvi jaunie uzņēmumi. Perovskīta saules šūnas, zināmas ar augsto efektivitāti un zemo ražošanas izmaksu, pāriet no laboratorijas līmeņa panākumiem uz reālu izvietojumu, ar vairākiem uzņēmumiem, kas paziņojuši par izmēģinājuma ražošanas līnijām un sākotnējiem komerciāliem moduļiem.

Viena no vispazīstamākajiem spēlētājiem, Oxford Photovoltaics, ir bijusi priekšplānā perovskīta-silīcija tandēma šūnu attīstībā. 2024. gadā uzņēmums paziņoja par savu izmēģinājuma līnijas palaišanu Vācijā, mērķējot uz komerciālo moduļu piegādēm 2025. gadā. Viņu tandēma šūnas ir demonstrējušas sertificētas efektivitātes virs 28%, kas ir nozīmīgs lēciens virs tradicionālajiem silīcija moduļiem. Oxford PV sadarbība ar izveidotajiem silīcija ražotājiem, iespējams, veicinās perovskīta slāņu integrāciju esošajos ražošanas līnijās, paātrinot ieviešanu tirgū.

Āzijā Microquanta Semiconductor ir uzsācis izmēģinājuma ražošanas iekārtu Ķīnā, koncentrējoties uz lielām perovskīta moduļiem. Uzņēmums ziņoja par veiksmīgu perovskīta demonstrācijas projektu ievietošanu komerciālos jumtos, ar moduļiem, kas sasnieguši ārēju darbības stabilitāti vairāk nekā 1 000 stundām. Microquanta ceļvedis ietver gigavatu līmeņa ražošanas jaudu līdz 2026. gadam, norādot uz spēcīgu pārliecību par tehnoloģijas tuvākās darbības dzīvotspēju.

Tāpat Hanwha Solutions, liels globālais saules ražotājs, ir paziņojis par R&D ieguldījumiem un izmēģinājuma projektiem, kas vērsti uz perovskīta tehnoloģijas integrāciju savā Q CELLS produktu līnijā. Hanwha centieni koncentrējas uz perovskīts-silīcija tandēma moduļu izturības un ražojamības uzlabošanu, ar tālākizrādes testiem notiek gan Eiropā, gan Dienvidkorejā. Uzņēmuma iesaistīšanās tiek uzskatīta par nozīmīgu mājienu par plašāku nozares pieņemšanu.

Citas ievērojamas iniciatīvas ietver Saule Technologies Polijā, kas ir izvietojusi elastīgus perovskīta moduļus ēku integrētai fotovoltikai (BIPV) un IoT lietojumiem. Viņu izmēģinājuma projekti komerciālās ēkās un publiskajā infrastruktūrā demonstrē perovskīta PV versatilumu ārpus tradicionālām saules fermām.

Nākotnē, nākamajos gados tiek gaidīti pirmie plašas komerciālās izvietošanas posmi perovskīta bāzes moduļiem, ar nozaru līderiem, kas mērķē uz moduļu darbības laiku virs 20 gadiem un konkurētspējīgu līmeņotu elektrības izmaksu (LCOE). Šo izmēģinājuma projektu un agrīnās komercializācijas panākumu izrādīšanās būs izšķiroša, lai izveidotu perovskīta fotovoltīku kā galveno atjaunojamās enerģijas tehnoloģiju līdz 2020. gadiem.

Regulatīvie, sertifikācijas un nozaru standarti (piemēram, IEC, IEEE)

Regulatīvā ainava perovskīta fotovoltāku (PV) inženierijai ātri attīstās, jo tehnoloģija tuvojas komerciālai nobriedumam 2025. gadā. Vēsturiskie perovskīta saules šūnas ir saskārušās ar izaicinājumiem, lai izpildītu izveidotos sertifikācijas un drošības standartus, piemēram, tos, ko izstrādājusi Starptautiskā elektrotehniskā komisija (IEC) un Elektronikas un elektrotehnikas inženieru institūts (IEEE), ņemot vērā tās unikālās materiālu īpašības un stabilitātes bažas. Tomēr pēdējos gados ir sasniegti nozīmīgi panākumi gan stabilu perovskīta moduļu attīstībā, gan regulējošo ietvaru pielāgošanā, lai pielāgotos šiem jauninājumiem.

IEC, izmantojot savu Tehnisko komiteju 82, aktīvi strādā pie standartu atjaunināšanas un paplašināšanas, lai apmierinātu specifiskās vajadzības perovskīta PV. Visatbilstošākie standarti ietver IEC 61215 (projektēšanas kvalifikācijai un tipa apstiprināšanai) un IEC 61730 (drošības kvalifikācijai), abos ir pārskatīts, lai nodrošinātu piemērojamību perovskītiem ierīcēm. 2024. gadā vairākos izmēģinājuma projektos Eiropā un Āzijā veiksmīgi pabeidza priekšsertifikācijas testus saskaņā ar mainītiem IEC protokoliem, kas demonstrē uzlabotu stabilitāti un drošības profilus perovskīta moduļiem. Šīs progresijas gaidāms, ka tā noslēgsies ar oficiāliem, perovskītam specifiskiem grozījumiem IEC standartiem līdz 2025. gada beigām.

Nozares konsorciji un vadošie ražotāji spēlē izšķirošu lomu standartizācijas veidošanā. Oxford PV, Apvienotās Karalistes un Vācijas uzņēmums, kas atrodas perovskīta-silīcija tandēma tehnoloģijas priekšplānā, ir aktīvi sadarbojies ar sertifikācijas institūcijām, lai apstiprinātu savu moduļu ilgtermiņa uzticamību. Līdzīgi Microquanta Semiconductor Ķīnā un Saule Technologies Polijā piedalās starptautiskās darba grupās, lai nodrošinātu, ka jaunizveidotie standarti atspoguļo lielas mēroga perovskīta ražošanas un izvietošanas realitāti.

IEEE arī piedalās standartizācijas procesā, īpaši caur savu Fotovoltikas standartu komiteju, kas apsver jaunus vadlīnijas perovskītu materiālu veiktspējas mērījumiem un paātrinātiem novecošanas testiem. Šos centienus papildina iniciatīvas no Nacionālā atjaunojamās enerģijas laboratorija (NREL) ASV, kas nodrošina atsauces datus un testēšanas protokolus, lai atbalstītu globālo sertifikācijas prasību saskaņošanu.

Paskatoties uz priekšu, nākamie gadi būs izšķiroši universālu sertifikācijas ceļu izveidei perovskīta PV. Kā vairāki ražotāji, piemēram, Hanwha Solutions un First Solar, pēta perovskīta integrāciju, tiek gaidīta nozares plaša pieņemšanas jauno IEC un IEEE standartu. Šī regulatīvā skaidrība tiek sagaidīta, lai paātrinātu bankabilitāti, apdrošināšanas pieņemšanu un plašu perovskīta fotovoltāku izvietošanu, nostiprinot tehnoloģiju nozīmīgu tirgus ietekmi līdz 2020. gadiem.

Izaicinājumi: izturība, toksicitāte un bankabilitāte

Perovskīta fotovoltāku inženierija ir sasniegusi ievērojamus panākumus efektivitātes un mērogojamības jomā, taču nozare saskaras ar pastāvīgiem izaicinājumiem izturības, toksicitātes un bankabilitātes jautājumos, pārejot no 2025. gada uz nākamajiem gadiem. Visnopietnākais tehniskais šķērslis joprojām ir ilgtermiņa perovskīta saules šūnu (PSC) stabilitāte reālos darba apstākļos. Lai gan laboratorijas iekārtas ir sasniegušas jaudas konversijas efektivitāti virs 25%, šie rezultāti bieži ātri samazinās, pakļaujoties mitrumam, skābeklim, siltumam un ultravioletajam gaismas. Vadošie ražotāji un pētniecības konsorciji, piemēram, Oxford PV un First Solar, ievērojami iegulda iesaiņošanas tehnoloģijās un kompozītu inženierijā, lai risinātu šīs problēmas. Piemēram, Oxford PV ir ziņojis par sasniegumiem tandēma silīcija-perovskīta moduļos ar uzlabotu darbības dzīvi, taču komerciālie garantijas joprojām atpaliek no izveidoto silīcija PV moduļu garantijām.

Toksicitāte, īpaši lietojot svinu visefektīvākajās perovskīta formulējumu, joprojām ir nozīmīga problēma gan regulatoriem, gan investoriem. Eiropas Savienība un citas jurisdikcijas cieši uzrauga svina noplūdes vides ietekmi ražošanas, ekspluatācijas un beigu dzīves utilizācijas fāzē. Uzņēmumi, piemēram, Solaronix un Hunt Perovskite Technologies aktīvi izstrādā svina bezmaksas vai svina samazinātas perovskīta alternatīvas, taču šie risinājumi vēl nav sasnieguši to veiktspēju un stabilitāti kā svina bāzes risinājumi. Nozare arī pēta izturīgas pārstrādes un noturības stratēģijas, lai mazinātu potenciālos vides riskus, kas būs kritiski svarīgi regulatīvai apstiprināšanai un sabiedrības pieņemšanai.

Bankabilitāte – investor un aizdevēju pārliecība par perovskīta PV projektu ilgtermiņa finansiālo dzīvotspēju – paliek barjera plašai izvietošanai. Pārskatīga lauka datu trūkums par perovskīta moduļu veiktspēju un degradāciju dažādos klimatiskos apstākļos apgrūtinās finanšu iestādēm novērtēt riskus. Nozares grupas, piemēram, Starptautiskā fotovoltiskā kvalitātes nodrošinātāju darba grupa, strādā pie standartizētu testēšanas protokolu un uzticamības normu izveidošanas, kas pielāgotas perovskīta tehnoloģijām. Tajā pašā laikā izveidotie saules ražotāji, piemēram, JinkoSolar un Trina Solar, cieši seko perovskīta attīstībai, daži pat uzsākuši izmēģinājuma projektus, lai novērtētu integrāciju ar esošajām silīcija līnijām.

Paskatoties uz priekšu, nākamie gadi būs kritiski perovskīta PV. Panākumu atkarība būs no robustiem moduļu ilgmūžības pierādījumiem, risinot toksiskuma problēmas caur materiālu inovāciju vai pārstrādi un izveidojot pierādītu uzticamību lauka nozarē. Tikai tad perovskītu fotovoltīka sasniegs bankabilitāti, kas nepieciešama plašai pieņemšanai un gigavatu mēroga izvietošanai.

Nākotnes skatījums: tirgus iekarošana, pieņemšanas scenāriji un stratēģiskās rekomendācijas

Perspektīva perovskīta fotovoltāku (PV) inženierijai 2025. gadā un nākamajos gados tiek iezīmēta ar pāreju no laboratorijas līmeņa panākumiem uz agrīnu komerciālo izvietojumu. Perovskīta saules šūnas (PSC) ir pierādījušas straujas uzlabojumu izmaiņas jaudas konversijas efektivitātē (PCE), ar sertificētām vienas šūnas ierīcēm, kas tagad pārsniedz 25% laboratorijas apstākļos. Nākamais posms ir koncentrēšanās uz ražošanas palielināšanu, ilgtermiņa stabilitātes uzlabošanu un perovskīta tehnoloģijas integrēšanu galvenajos saules tirgos.

Vairāki uzņēmumi ir šīs pārejas priekšplānā. Oxford Photovoltaics, Apvienotās Karalistes un Vācijas uzņēmums, ir atzīts līderis perovskīta-silīcija tandēma tehnoloģijā. 2023. gadā Oxford PV paziņoja par savas pirmās apjoma ražošanas līnijas palaišanu Vācijā, mērķējot uz komerciāliem moduļiem ar efektivitāti virs 27%. Uzņēmums mērķē piegādāt savus pirmos komerciālos produktus tirgū 2025. gadā, koncentrējoties uz sadarbību ar izveidotajiem silīcija PV ražotājiem, lai paātrinātu pieņemšanu.

Cits nozīmīgs spēlētājs, Microquanta Semiconductor Ķīnā ir ziņojis par izmēģinājuma mēroga perovskīta moduļu ražošanu un strādā pie pārejas uz gigavatu līmeņa ražošanu. Viņu ceļvedis ietver perovskīta moduļu izvietošanu ēku integrētajai fotovoltikai (BIPV) un komerciālo projektu ietvaros, ar lauka testiem, kas šobrīd notiek, lai apstiprinātu izturību un veiktspēju.

ASV First Solar – kurš galvenokārt koncentrējas uz plānā plēves kadmija tellurīda (CdTe) tehnoloģiju – ir ieguldījusi pētniecības sadarbībās, lai izpētītu perovskīta tandem arhitektūras, liecinot par pieaugošo interesi no izveidotajiem PV ražotājiem par hibrīdām un nākamās paaudzes šūnu dizainiem.

Nozares organizācijas, piemēram, Saules enerģijas nozares asociācija (SEIA) un Starptautiskā Enerģijas aģentūra (IEA), ir izcēlušas perovskīta PV kā galveno inovāciju jomu nākamajā desmitgadē, ar potenciālu samazināt izmaksas un paplašināt saules izmantošanu jaunos tirgos. IEA tehnoloģiju ceļvedīs tiek prognozēts, ka perovskīta moduļi var sākt iegūt jūtamu daļu no jauniem saules projektiem līdz 2020. gadiem, atkarībā no veiksmīgas komercializācijas un bankabilitātes.

Tirgus iekarošana: Sākotnējā pieņemšana tiek gaidīta premium jumtu, BIPV un tandēma uzlabojumu segmentos, kur augstāka efektivitāte attaisno agrīnas izmaksas. Plašāka komerciālā izvietošana būs atkarīga no stabilitātes demonstrēšanas un konkurētspējīgu līmeņotu elektrības izmaksu (LCOE).
Pieņemšanas scenāriji: Stratēģiskā partnerība starp perovskīta inovatoriem un izveidotajiem silīcija moduļu ražotājiem, visticamāk, paātrinās tirgus ienākšanu. Agrīni valdības un komerciālu pilotu projekti būs kritiski, lai apstiprinātu veiktspēju un samazinātu investīciju risku.
Stratēģiskās rekomendācijas: Uzņēmumiem jānosaka prioritātes robustiem lauka testiem, caurspīdīgiem veiktspējas datiem un piegādes ķēdes attīstībai. Politikas veidotāji var atbalstīt pieņemšanu, izmantojot mērķtiecīgas stimulu politika nākamās paaudzes PV un vienkāršotas sertifikācijas ceļi.

Kopumā 2025. gads ir nozīmīgs gads perovskīta PV inženierijai, ar pirmajām komerciālām izvietošanām, kas nosaka pamatu plašākai pieņemšanai un tehnoloģiskai nobriešanai nākotnē.

Avoti un atsauces

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

Watch this video on YouTube

Perovskīta fotovoltaika 2025: Traucējoša izaugsme un nākamās paaudzes saules inženierija atklāta

ByQuinn Parker