Inženiring perovskitnih fotovoltaičnih celic v 2025: Kako naslednja generacija sončnih materialov pospešuje preobrat k čisti energiji. Raziščite rast trga, prebojne tehnologije in načrt za komercializacijo.

Izvršno povzetek: 2025 Napoved za perovskitne fotovoltaične celice
Velikost trga, stopnja rasti in napovedi (2025–2030)
Ključni igralci in industrijske iniciative (npr. Oxford PV, Saule Technologies, NREL)
Tehnološke inovacije: Tandem celice, fleksibilni moduli in dostopne proizvodne napredke
Merila uspešnosti: Učinkovitost, stabilnost in merila za razširljivost
Osnovna veriga in premisleki o surovinah
Milestones komercializacije in pilotni projekti
Regulativni, certificirani in industrijski standardi (npr. IEC, IEEE)
Izzivi: Trajnost, toksičnost in bankabilnost
Prihodnja perspektiva: Prodor na trg, scenariji sprejemanja in strateške priporočila
Viri in reference

Izvršno povzetek: 2025 Napoved za perovskitne fotovoltaične celice

Inženiring perovskitnih fotovoltaičnih celic se v 2025 pripravlja na pomembne napredke, saj sektor prehaja iz laboratorijskih prebojev v zgodnjo komercialno uvedbo. Perovskitne sončne celice (PSC) so hitro pridobile pozornost zaradi svoje visoke učinkovitosti konverzije moči (PCE), nizkostroškovnih materialov in združljivosti s fleksibilnimi in tandem arhitekturami. V 2024 so certificirane enojne perovskitne celice presegle 26 % učinkovitosti, medtem ko so tandem silikonsko-perovskitne naprave presegale 33 %, kar zmanjšuje razliko v primerjavi s tradicionalnimi silikonskimi fotovoltaičnimi celicami.

Ključni industrijski igralci pospešujejo komercializacijo perovskitne tehnologije. Oxford PV, britansko-nemško podjetje, je na čelu te smeri, saj je napovedalo proizvodno linijo za prve perovskitne tandem sončne celice na siliciju na svetu v Nemčiji. Njihov pilotni proizvodni obrat naj bi proizvedel module z učinkovitostjo nad 28 % v 2025 in ciljal na trge stanovanjskih in komercialnih streh. Meyer Burger Technology AG, švicarsko podjetje, je prav tako investiralo v R&D perovskita z željo po vključitvi perovskitnih plasti v svoje visokoučinkovite heterojunktorske sončne module.

V Aziji Toshiba Corporation in Panasonic Corporation napredujeta s perovskitnimi mini-moduli in fleksibilnimi sončnimi ploščami, pri čemer so v teku pilotni projekti za fotovoltaične celice, vgrajene v stavbe (BIPV) in prenosne energetske aplikacije. Medtem raziskuje Hanwha Solutions v Južni Koreji tandemne celice na osnovi perovskita in silicija za velike korisniške namene, kar izkorišča njihovo uveljavljeno proizvodnjo silikonskih PV.

Kljub tem napredkom ostajajo izzivi pri povečevanju proizvodnje perovskita, zlasti v zvezi z dolgotrajno stabilnostjo, upravljanjem svinca in enotnostjo procesov. Industrijski konzorciji, kot so Helmholtz Association in National Renewable Energy Laboratory (NREL), usklajujejo napore za reševanje teh težav, s poudarkom na tehnikah zapiranja, alternativnih materialih in hitrih testih staranja.

V prihodnje, v 2025 in naprej, je obet za perovskitne fotovoltaične celice optimističen. Industrijske napovedi pričakujejo prve komercialne namestitve perovskitno-silikonskih tandem modulov, pri čemer bodo začetni volumi omejeni, a se pričakuje hitro rast, ko se bodo zbirali podatki o zanesljivosti. Sektor bo verjetno doživel povečano naložbo v povečanje proizvodnje, razvoj oskrbovalne verige in postopke certificiranja. Če se tehnične ovire premagajo, bi perovskitne fotovoltaične celice lahko odigrale ključno vlogo pri doseganju globalnih ciljev obnovljive energije, saj ponujajo višje učinkovitosti in nove oblike v primerjavi z obstoječimi tehnologijami.

Velikost trga, stopnja rasti in napovedi (2025–2030)

Sektor perovskitnih fotovoltaičnih celic (PV) se pripravlja na znatno širitev med 2025 in 2030, kar spodbuja hitro napredovanje stabilnosti materiala, razpoložljive proizvodnje in komercialnih partnerstev. Od leta 2025 se tehnologija perovskitnih sončnih celic (PSC) premika iz laboratorijskih prebojev v pilotno in zgodnjo komercialno proizvodnjo, pri čemer več vodilnih podjetij in konzorcijev vodi to evolucijo.

V 2025 ostaja globalni trg perovskitnih PV le majhen delež celotnega sončnega trga, a se pričakuje, da bo njegova stopnja rasti prehitela rast običajnih silicijskih fotovoltaičnih celic. Ključni igralci, kot so Oxford PV (Velika Britanija/Nemčija), pionir tandem celic na osnovi perovskita in silicija, so napovedali povečanje svoje prve komercialne proizvodne linije v Nemčiji, ki cilja na učinkovitosti modulov nad 25 %. Meyer Burger Technology AG (Švica), pomemben evropski proizvajalec PV, je prav tako vstopil na področje perovskita, saj sodeluje pri razvoju tandem celic in načrtuje proizvodnjo na pilotski ravni. V Aziji investira GCL Technology Holdings (Kitajska) in TCL (Kitajska) v R&D perovskita in pilotne linije ter si prizadevata izkoristiti svoje proizvodne zmogljivosti za hitro komercializacijo.

Napovedi za obdobje 2025–2030 nakazujejo, da bo obsežna letna rast (CAGR) za namestitve perovskitnih PV presegla 30 %, pri čemer bi globalna nameščena zmogljivost lahko dosegla več gigavatov do leta 2030. To je podprto s potencialom tehnologije za nizkocenovne, visokoučinkovite module in združljivostjo s fleksibilnimi in lahkimi substrati. Industrijski načrti organizacij, kot sta Fraunhofer ISE (Nemčija) in National Renewable Energy Laboratory (ZDA), napovedujejo, da bi lahko perovskitno-silikonski tandem moduli dosegli komercialne učinkovitosti med 28–30 % do leta 2030, kar bi preseglo praktične meje enojnih silicij.

Obetaji na trgu so dodatno okrepljeni z naraščajočimi investicijami v povečanje proizvodnje in razvoj oskrbovalne verige. Oxford PV je pridobil partnerstva z uveljavljenimi proizvajalci modulov, medtem ko Meyer Burger Technology AG integrira tehnologijo perovskita v svoj evropski proizvodni ekosistem. Azijski konglomerati, kot sta TCL in GCL Technology Holdings, se pričakuje, da bodo pospešili zniževanje stroškov s pomočjo masovne proizvodnje.

Kljub tem pozitivnim trendom ostajajo izzivi pri povečevanju proizvodnje, zagotavljanju dolgotrajne stabilnosti in izpolnjevanju standardov bankabilnosti. Vendar pa z glavnimi industrijskimi igralci, ki se zavezujejo k komercializaciji in pilotni projekti, ki so že v teku, je perovskitno PV pozicionirano, da postane disruptivna sila na globalnem sončnem trgu do konca tega desetletja.

Ključni igralci in industrijske iniciative (npr. Oxford PV, Saule Technologies, NREL)

Sektor perovskitnih fotovoltaičnih celic doživlja hitro industrializacijo, pri čemer več pionirskih podjetij in raziskovalnih institucij vodi komercializacijo in tehnološki napredek v letu 2025. Med najbolj izstopajočimi je Oxford PV, britansko-nemško podjetje, priznano po svojem vodstvu na področju perovskitno-silikonskih tandem sončnih celic. Oxford PV je dosegla potrjeno svetovno rekordsko učinkovitost nad 28 % za svoje tandem module in je v letu 2024 napovedala začetek pilotne proizvodnje v svojem obratu v Brandenburgi v Nemčiji. Načrt podjetja cilja na gigavatno proizvodnjo v naslednjih nekaj letih, z namenom dobave visokoučinkovitih modulov tako za strehe kot za komercialne trge.

Drugi ključni igralec je Saule Technologies, ki ima sedež na Poljskem in se osredotoča na fleksibilne, lahke perovskitne sončne panele. Saule je razvil procese proizvodnje posamičnih zvitkov in od leta 2021 deluje na pilotni liniji za komercialno proizvodnjo. Podjetje cilja na fotovoltaične celice, vgrajene v stavbe (BIPV) in aplikacije za internet stvari (IoT), s trajnim partnerstvom za uvedbo perovskitnih modulov v resničnih okoljih, kot so pisarne in javna infrastruktura.

V Aziji Microquanta Semiconductor na Kitajskem povečuje proizvodnjo perovskitnih modulov, potem ko je dokazal dosego velikih modulov z učinkovitostmi, ki presegajo 17 %. Podjetje naložbe v avtomatizirane proizvodne linije in si prizadeva doseči množično proizvodnjo do leta 2025, s poudarkom na domačem in mednarodnem trgu.

Na področju raziskav in standardizacije ostaja National Renewable Energy Laboratory (NREL) v Združenih državah globalna avtoriteta. NREL zagotavlja neodvisno potrditev učinkovosti perovskitnih celic in vodi sodelovalne projekte za reševanje stabilnosti, razširljivosti in okoljske varnosti. Njihovo delo krepi zaupanje industrije in usmerja regulativne okvire za uvedbo perovskita.

Drugi pomembni pobude v industriji vključujejo Hanwha Solutions (matična družba Q CELLS), ki naložbe v raziskave in razvoj perovskitno-silikonskih tandem celic, ter Toray Industries na Japonskem, ki razvija napredne materiale za zapiranje za izboljšanje trajnosti perovskitnih modulov. Poleg tega First Solar napoveduje raziskovalno delo na področju integracije perovskita s svojimi tehnologijami tankoplastnih celic.

V prihodnosti se pričakuje, da bodo naslednja leta prinesla prve komercialne uvedbe modulov na osnovi perovskita v nišnih in mainstream trgih, ob tem pa se vodilni igralci osredotočajo na povečanje proizvodnje in oblikovanje strateških partnerstev. Obet sektorja je okrepljen z nenehnimi izboljšavami v učinkovitosti, stabilnosti in proizvedljivosti, kar položaja perovskitne fotovoltaične celice kot transformativno tehnologijo v globalni industriji sončne energije.

Tehnološke inovacije: Tandem celice, fleksibilni moduli in dostopne proizvodne napredke

Področje inženiringa perovskitnih fotovoltaičnih celic doživlja hitro tehnološko inovacijo, zlasti na področju arhitektur tandem celic, razvoja fleksibilnih modulov in skalabilnih proizvodnih procesov. V letu 2025 ti napredki približujejo perovskitne sončne celice (PSC) komercialni izvedbi in uvajanju v velikem obsegu.

Tandem sončne celice, ki stakajo plasti perovskita na ustaljene silicijeve celice, so na čelu prebojev v učinkovitosti. Z uporabo komplementarnih absorpcijskih spektral perovskita in silicija so ti tandem naprave presegli meje učinkovitosti enojno-junction tradicionalnih silicijskih fotovoltaičnih celic. Leta 2023 je bila dosežena potrjena svetovna rekordna učinkovitost 33,9 % za tandem celico perovskit-silikon, pri čemer se vodilni proizvajalci usmerjajo v komercialne module z učinkovitostjo nad 30 % do leta 2025. Oxford PV, britansko-nemško podjetje, izkušeno na področju tovrstne tehnologije, upravlja pilotno linijo v Nemčiji in načrtuje povečanje proizvodnje za komercialno uvedbo. Njihov tehnološki načrt ima za cilj dostaviti tandem module z visoko učinkovitostjo in izboljšano stabilnostjo, kar naslavlja dve glavne izzivi v perovskitnih PV.

Fleksibilni perovskitni moduli predstavljajo še eno veliko inovacijo, ki omogoča lahke, upogljive in celo polprosojne sončne panele. Ti so še posebej zanimivi za fotovoltaične celice, vgrajene v stavbe (BIPV), prenosno energijo in aplikacije, kjer tradicionalni tog paneli niso primerni. Podjetja, kot je Saule Technologies na Poljskem, komercializirajo fleksibilne perovskitne module z uporabo inkjet tiskanja in roll-to-roll proizvodnje. Njihove pilotne proizvodne linije že dobavljajo demonstracijske projekte za pametne stavbe in IoT naprave, s načrti za širitev zmogljivosti in ponudb izdelkov v prihodnjih letih.

Na področju proizvodnje je prehod iz laboratorijske proizvodnje v industrijsko proizvodnjo ključni fokus. Skalabilne tehnike depozicije—kot so prelivanje slot-die, prekrivni preliv in para—so optimizirane za enotnost, prehodnost in stroškovno učinkovitost. Hanwha Solutions, glavni globalni proizvajalec sončnih celic, je napovedal R&D pobude, da bi integriral perovskitne plasti v svoje proizvodne linije, kar kaže na naraščajoče zanimanje uveljavljenih industrijskih akterjev. Medtem First Solar spremlja napredke perovskita kot del svoje širše strategije tehnologije tankih filmov, čeprav za zdaj ostaja osredotočeno na kadmijev teluride.

V prihodnosti se pričakuje, da bodo naslednja leta prinesla prve komercialne namestitve perovskitno-silikonskih tandem modulov, širšo sprejetje fleksibilnih perovskitnih izdelkov ter nadaljnje izboljšanje razširljivosti proizvodnje in trajnosti naprav. Ko te inovacije dozorijo, se perovskitne fotovoltaične celice pripravljajo, da odigrajo pomembno vlogo v globalni prehod na obnovljive vire energije.

Merila uspešnosti: Učinkovitost, stabilnost in merila za razširljivost

Inženiring perovskitnih fotovoltaičnih celic je hitro napredoval, pri čemer velja leto 2025 za prelomno leto za merila uspešnosti, zlasti v učinkovitosti, stabilnosti in razširljivosti. Sektor doživlja prehod iz laboratorijskih dosežkov v industrijsko uporabo, kar vodi brezhibna podjetja za sončno energijo in specializirani inovatorji perovskita.

Učinkovitost ostaja najbolj očiten mejnik. Leta 2024 so perovskitno-silikonske tandem celice presegle 33 % potrjenega izkoristka energije (PCE) v laboratorijskih nastavitvah, kar je mejnik, ki so ga potrdili vodilni raziskovalni konzorciji in proizvajalci. Oxford PV, britansko-nemško podjetje, je na čelu in poročilo o potrjenih učinkovitostih tandem celic nad 28 % v pilotnih proizvodnih linijah, s ciljem komercialnih modulov, ki presegajo 30 % PCE do leta 2025. Podobno tudi Meyer Burger Technology AG, švicarski proizvajalec fotovoltaičnih celic, je povedal, da načrtuje vključitev perovskitne tandem tehnologije v svoj načrt proizvodnje, ki cilja na visoko učinkovitost modulov za evropski trg.

Stabilnost, ki je bila zgodovinsko izziv za perovskitne sončne celice, je zdaj osredotočenost. Nedavni napredki na področju zapiranja, inženiringa sestavin in modifikacije stikov so podaljšali operativne življenjske dobe. First Solar, Inc., ki večinoma slovi po tankoplastnih CdTe modulih, je vložila sredstva v raziskave perovskita, poudarjajoč potrebo po 25-letni operativni stabilnosti, da bi zadovoljila zahteve na ravni javne infrastrukture. Cilj v industriji je doseči manj kot 10 % izgubo učinkovitosti v 20–25 letih, pri čemer več pilotnih projektov v letu 2025 cilja na potrditev teh trditev pod realnimi pogoji.

Merila za razširljivost se postavljajo s prehodom pilotnih linij na gigavatne proizvodnje. Hanwha Solutions, prek svoje divizije Q CELLS, je napovedal sodelovanja za razvoj razširljivih perovskitno-silikonskih tandem modulov, kar izkorišča obstoječo silikonsko infrastrukturo. Poudarek je na procesiranju roll-to-roll in tehnikah prevlečenja večjih površin, s ciljem znižati stroške proizvodnje pod 0,20 USD/Watt do leta 2027. Oxford PV postavlja proizvodno linijo s kapaciteto 100 MW v Nemčiji, s ciljem dobaviti komercialne module za strehe in javne aplikacije do konca leta 2025.

V prihodnosti bodo naslednja leta videla perovskitne fotovoltaične celice, ki se premikajo od demonstracije do uvedbe. Industrijski mejniki za leto 2025 vključujejo učinkovitosti modulov nad 25 %, potrjeno stabilnost za 20+ let in prve namestitve komercialne obsega. Obet sektorja je okrepljen z močno naložbo tako uveljavljenih igralcev kot novih udeležencev, s jasno usmeritvijo proti sprejetju in integraciji v globalne oskrbovalne verige sončne energije.

Osnovna veriga in premisleki o surovinah

Oskrbovalna veriga za inženiring perovskitnih fotovoltaičnih celic (PV) se hitro razvija, saj tehnologija dosega komercialno izvedljivost v 2025. Za razliko od tradicionalnih silikonskih sončnih celic perovskitne PV temelji na posebnem sklopu surovin, vključno s svinčevimi ali kositrnimi halidi, organskimi kationi in specializiranimi transportnimi plastmi. Pridobivanje, predelava in razširljivost teh materialov so osrednjega pomena za bližnji obet sektorja.

Ključna prednost perovskitnih PV je njihov potencial za proizvodnjo pri nizkih temperaturah, ki temelji na raztopinah, kar lahko zmanjša energijske vnose in omogoči proizvodnjo z valjanjem. Ta fleksibilnost omogoča širši spekter dobaviteljev in geografij proizvodnje v primerjavi z visoko konsolidirano oskrbovalno verigo silicija. Kljub temu se sektor sooča z izzivi pri zagotavljanju visokopuritetnih predhodnikov v obsegu. Na primer, oskrba s svinčevim jodidom in formamidinskimi solmi mora izpolnjevati stroge standarde čistoče, da zagotovi stabilnost in učinkovitost naprav. Podjetja, kot so Oxford PV in Saule Technologies, aktivno razvijajo lastne oskrbovalne verige ter sodelujejo s kemičnimi proizvajalci, da bi zagotovila zanesljive vire teh materialov.

Drug pomemben premislek je okoljska in regulativna svetloba, ki obdaja uporabo svinca v perovskitnih formulacijah. Medtem ko je dejanska vsebnost svinca na watt precej manjša kot pri drugih aplikacijah, industrija proaktivno razvija protokole za recikliranje in raziskuje alternative brez svinca. Organizacije, kot je imec, sodelujejo z dobavnimi partnerji pri vzpostavitvi zaprtih sistemov za pridobivanje materialov in zmanjševanje odpadkov.

Materiali za zapiranje in zaščitne barrier, potrebni za zaščito perovskitnih plasti pred vlago in kisikom, so prav tako v fokusu razvoja oskrbovalne verige. Napredni polimeri in fleksibilni substrati se pridobivajo od specializiranih kemičnih dobaviteljev, pri čemer podjetja, kot sta Dow in DuPont, nudijo strokovno znanje na področju materialov za skalabilno proizvodnjo modulov.

V prihodnjih letih se pričakuje, da se bo oskrbovalna veriga perovskitne PV raznolika in zrela, z naraščajočimi naložbami v predelavo materialov in infrastrukturo za recikliranje. Strateška partnerstva med razvijalci perovskita in uveljavljenimi kemičnimi in materiali podjetji bodo verjetno pospešila prehod iz pilotnega obsega v gigavatno proizvodnjo. Ko bodo na trg vstopili novi udeleženci, bodo odpornost in trajnost oskrbovalne verige postali ključni diferenciatorji, ki bodo oblikovali konkurenčno okolje inženiringa perovskitnih fotovoltaičnih celic do leta 2025 in naprej.

Milestones komercializacije in pilotni projekti

Komerializacija perovskitne fotovoltaične (PV) tehnologije se hitro pospešuje v letu 2025, kar je označeno s serijo pomembnih mejnikov in pilotnih projektov, ki jih vodijo tako uveljavljeni proizvajalci sončne energije kot inovativni zagonski projekti. Perovskitne sončne celice, znane po svoji visoki učinkovitosti in nizkimi stroški proizvodnje, se premikajo iz laboratorijskih dosežkov v uvedbo v resničnem svetu, pri čemer več podjetij napoveduje pilotne linije in začetne komercialne module.

Eden izmed najbolj izstopajočih igralcev, Oxford Photovoltaics, je v ospredju razvoja perovskitno-silikonskih tandem celic. V 2024 je podjetje napovedalo začetek svoje pilotne linije v Nemčiji, s ciljem komercialnih dobav modulov v letu 2025. Njihove tandem celice so pokazale potrjeno učinkovitost, ki presega 28 %, kar je pomemben napredek v primerjavi s klasičnimi silikonskimi moduli. Sodelovanje Oxford PV z uveljavljenimi silicijskimi proizvajalci naj bi olajšalo integracijo perovskitnih plasti v obstoječe proizvodne linije, s čimer bi se pospešila vstop na trg.

V Aziji je Microquanta Semiconductor zagnal pilotni proizvodni obrat na Kitajskem, ki se osredotoča na velike perovskitne module. Podjetje je poročalo o uspešni namestitvi perovskitnih demonstracijskih projektov na komercialnih strehah, pri čemer so moduli dosegli zunanjo operativno stabilnost več kot 1.000 ur. Načrt Microquanta vključuje povečanje na kapaciteto gigavata do leta 2026, kar signalizira močno zaupanje v kratkoročno izvedljivost tehnologije.

Medtem je Hanwha Solutions, večji globalni proizvajalec sončnih celic, napovedal naložbe v R&D in pilotne projekte, ki so usmerjeni v integracijo perovskitne tehnologije v svojo serijo izdelkov Q CELLS. Hanwhajeva prizadevanja se osredotočajo na izboljšanje trajnosti in možnosti proizvodnje perovskitno-silikonskih tandem modulov, pri čemer so terenski testi že v teku tako v Evropi kot v Južni Koreji. Vključitev podjetja se smatra za ključni znak mainstream sprejemanja industrije.

Drugi pomembni pobude vključujejo Saule Technologies na Poljskem, ki je uvedel fleksibilne perovskitne module za fotovoltaične celice, vgrajene v stavbe (BIPV) in IoT aplikacije. Njihovi pilotni projekti v komercialnih stavbah in javni infrastrukturi pokažejo vsestranskost perovskitnih PV izven tradicionalnih sončnih farm.

V prihodnosti se pričakuje, da bodo naslednja leta prinesla prve velike komercialne uvedbe modulov na osnovi perovskita, pri čemer se bodo industrijski voditelji osredotočili na življenjske dobe modulov, ki presegajo 20 let, ter konkurenčne raven stroškov električne energije (LCOE). Uspeh teh pilotnih projektov in zgodnjih prizadevanj za komercializacijo bo ključen za uveljavitev perovskitnih fotovoltaičnih celic kot mainstream tehnologije obnovljive energije do poznih 2020-ih.

Regulativni, certificirani in industrijski standardi (npr. IEC, IEEE)

Regulativno okolje za inženiring perovskitnih fotovoltaičnih celic (PV) se hitro razvija, saj tehnologija dosega komercialno zrelost v 2025. Zgodovinsko gledano so se perovskitne sončne celice soočale z izzivi pri izpolnjevanju uveljavljenih certifikacijskih in varnostnih standardov, kot so tisti, ki jih postavlja Mednarodna elektrotehniška komisija (IEC) in Inštitut inženirjev elektrotehnike in elektronike (IEEE), zaradi svojih edinstvenih materialnih lastnosti in skrbi glede stabilnosti. Vendar so v zadnjih letih dosegli pomemben napredek pri razvoju robustnih perovskitnih modulov in prilagoditvi regulativnih okvirov za prilagoditev teh inovacij.

IEC, prek svojega tehničnega odbora 82, aktivno dela na posodobitvi in širitev standardov, da bi zadovoljili specifične potrebe perovskitnih PV. Najbolj relevantni standardi vključujejo IEC 61215 (za načrtovanje kvalifikacij in odobritev tipov) in IEC 61730 (za varnostno kvalifikacijo), ki se trenutno pregleda, da zagotovijo ustreznost perovskitnim napravam. Leta 2024 so številni pilotni projekti v Evropi in Aziji uspešno zaključili predcertifikacijsko testiranje pod spremenjenimi IEC protokoli, kar je pokazalo izboljšano stabilnost in varnostne profile za perovskitne module. Ta napredek naj bi vrhunec dosegel s formalizacijo, perovskit specifičnimi dopolnili standardov IEC do konca leta 2025.

Industrijski konzorciji in vodilni proizvajalci igrajo ključno vlogo pri oblikovanju teh standardov. Oxford PV, britansko-nemško podjetje na čelu perovskitno-silikonske tandem tehnologije, aktivno sodeluje s certifikacijskimi telesi, da bi potrdilo dolgoročno zanesljivost svojih modulov. Podobno tudi Microquanta Semiconductor na Kitajskem in Saule Technologies na Poljskem sodelujeta v mednarodnih delovnih skupinah, da bi zagotavljala, da novi standardi odražajo realnosti velike proizvodnje in uvedbe perovskita.

IEEE prav tako prispeva k procesu standardizacije, zlasti prek svojega Odbora za fotovoltaične standarde, ki razmišlja o novih smernicah za merjenje zmogljivosti in testiranja pospešene starosti, prilagojenih perovskitnim materialom. Ta prizadevanja dopolnjujejo iniciative iz National Renewable Energy Laboratory (NREL) v Združenih državah, ki zagotavlja referenčne podatke in testne protokole za podporo globalni harmonizaciji certifikacijskih zahtev.

V prihodnosti bodo naslednja leta ključna za vzpostavitev univerzalno priznanih certifikacijskih poti za perovskitno PV. Kot se bo več proizvajalcev, kot so Hanwha Solutions in First Solar, ukvarjalo z integracijo perovskita, se pričakuje široka sprejemnost posodobljenih standardov IEC in IEEE v industriji. Ta regulativna jasnost naj bi pospešila bankabilnost, sprejemljivost zavarovanja in široko uvedbo perovskitnih fotovoltaičnih celic, kar tehnologijo postavlja v pozicijo za pomemben tržni vpliv do poznih 2020-ih.

Izzivi: Trajnost, toksičnost in bankabilnost

Inženiring perovskitnih fotovoltaičnih celic je dosegel izjemne uspehe pri učinkovitosti in razširljivosti, a se sektor sooča s stalnimi izzivi pri trajnosti, toksičnosti in bankabilnosti, ko se premika skozi 2025 in v prihodnja leta. Najbolj pereča tehnična ovira ostaja dolgoročna stabilnost perovskitnih sončnih celic (PSC) pod realnimi obratovalnimi pogoji. Medtem ko so laboratorijske naprave dosegle učinkovitosti konverzije moči, ki presegajo 25 %, se ti rezultati pogosto hitro zmanjšujejo, ko so izpostavljeni vlagi, kisiku, vročini in ultravioletnemu sevanju. Vodilni proizvajalci in raziskovalni konzorciji, kot so Oxford PV in First Solar, močno vlagajo v tehnologije zapiranja in inženiring sestavin, da bi rešili te težave. Oxford PV je na primer poročal o napredku v tandem silicij-perovskit modulih s povečano operativno življenjsko dobo, vendar še vedno zaostajajo komercialne garancije za tistimi, ki jih zagotavljajo uveljavljeni silikonski PV moduli.

Toksičnost, zlasti zaradi uporabe svinca v najbolj učinkovitih perovskitnih formulacijah, ostaja pomembna skrb za regulatore in vlagatelje. Evropska unija in druge jurisdikcije natančno spremljajo vpliv okolja zaradi puščanja svinca med proizvodnjo, delovanjem in odstranitev konca življenjske dobe. Podjetja, kot so Solaronix in Hunt Perovskite Technologies, aktivno razvijajo alternativne perovskite brez svinca ali z nižjo vsebnostjo svinca, vendar ti še niso dosegli uspešnosti in stabilnosti svinčevih različic. Industrija raziskuje tudi robustne strategije recikliranja in zadrževanja, da bi zmanjšala potencialne okoljske tveganja, kar bo ključno za regulativno odobritev in javno sprejemanje.

Bankabilnost—zaupanje vlagateljev in posojilojemalcev v dolgoročno finančno vzdržnost projektov perovskitne PV—ostaja ovira za široko uvedbo. Pomanjkanje obsežnih terenskih podatkov o učinkovitosti in stopnjah degradacije perovskitnih modulov pod različnimi podnebnimi pogoji otežuje finančnim institucijam, da bi ovrednotile tveganja. Industrijske skupine, kot je Mednarodna skupina za zagotavljanje kakovosti fotovoltaičnih celic, delajo na ustanovitvi standardiziranih testnih protokolov in meril zanesljivosti, ki so prilagojena perovskitnim tehnologijam. Medtem pa uveljavljeni proizvajalci sončne energije, kot sta JinkoSolar in Trina Solar, tesno spremljajo napredke perovskita, pri čemer nekateri začenjajo pilotne projekte za oceno integracije s svojimi obstoječimi silikonskimi linijami.

V prihodnosti bodo naslednja leta ključna za perovskitno PV. Uspeh bo odvisen od dokazovanja robustnih življenjskih dob modulov, reševanja težav s toksičnostjo z inovacijami v materialih ali recikliranjem ter gradnje zanesljivega sledilnika na terenu. Le tako bodo lahko perovskitne fotovoltaične celice dosegle bankabilnost, potrebno za širšo sprejemitev in uvedbo v gigavatnem obsegu.

Prihodnja perspektiva: Prodor na trg, scenariji sprejemanja in strateške priporočila

Obeti za inženiring perovskitnih fotovoltaičnih celic (PV) v letu 2025 in prihodnjih letih so zaznamovani s prehodom iz laboratorijskih prebojev v zgodnjo komercialno uvedbo. Perovskitne sončne celice (PSC) so pokazale hitre izboljšave v učinkovitosti konverzije moči (PCE), pri čemer enojne naprave zdaj presegajo 25 % v laboratorijskih nastavitvah. Naslednja faza se osredotoča na povečanje proizvodnje, izboljšanje dolgoročne stabilnosti in integracijo perovskitne tehnologije v mainstream sončne trge.

Več podjetij je na čelu te preobrazbe. Oxford Photovoltaics, britansko-nemško podjetje, je priznani vodja na področju tehnologije perovskitno-silikonskih tandem celic. V letu 2023 je Oxford PV napovedal začetek svoje prve proizvodne linije v Nemčiji, ki cilja na komercialne module z učinkovitostmi nad 27 %. Podjetje namerava do leta 2025 dopaviti svoje prve komercialne izdelke na trg, pri čemer se osredotoča na partnerstva z uveljavljenimi proizvajalci silikonskih PV, da pospeši sprejetje.

Drug ključni igralec, Microquanta Semiconductor na Kitajskem, poroča o pilotni proizvodnji perovskitnih modulov in dela na povečanju zmogljivosti na raven gigavata. Njihov načrt vključuje uvajanje perovskitnih modulov v fotovoltaične celice, vgrajene v stavbe (BIPV) in projekte na ravni javnih storitev, pri čemer so v teku terenski testi za potrjevanje trajnosti in učinkovitosti.

V Združenih državah First Solar—čeprav se osredotoča predvsem na tehnologijo tankih filmov kadmijevega telurida (CdTe)—je investiralo v raziskovalne sodelovanja, ki raziskujejo arhitekture perovskita in tandem, kar kaže na naraščajoče zanimanje uveljavljenih proizvajalcev PV za hibridne in nove generacije zasnov celic.

Industrijska telesa, kot sta Združenje industrij sončne energije (SEIA) in Mednarodna energetska agencija (IEA), so poudarila, da je perovskitna PV ključna inovativna področja v naslednjem desetletju, s potencialom znižati stroške in razširiti prevzem sončne energije na novih trgih. Tehnološki načrti IEA napovedujejo, da bi lahko moduli na osnovi perovskita začeli zajemati merljiv delež novih sončnih namestitev do poznih 2020-ih, kar je odvisno od uspešne komercializacije in bankabilnosti.

Prodor na trg: Ocenjuje se, da bo začetna sprejemitev potekala v segmentih premium streh, BIPV in nadgradnjah tandem, kjer višja učinkovitost upravičuje začetne stroške. Širša uvedba na ravni javnih storitev bo odvisna od dokazovanja stabilnosti in konkurenčnih stroškov električne energije (LCOE).
Scenariji sprejemanja: Strateška partnerstva med inovatorji perovskita in uveljavljenimi proizvajalci silikonskih modulov bodo verjetno pospešila vstop na trg. Zgodnji pilotni projekti vlade in javnih storitev bodo ključni za potrjevanje učinkovitosti in zmanjševanje tveganja naložb.
Strateška priporočila: Podjetja bi morala dati prednost robustnemu terenskemu testiranju, preglednim podatkom o učinkovitosti in razvoju oskrbovalne verige. Odločevalci lahko podprejo sprejetje z usmerjenimi spodbuda za tehnologije naslednje generacije PV in poenostavljenimi potmi certificiranja.

Na splošno leto 2025 predstavlja prelomno leto za inženiring perovskitne PV, pri čemer prve komercialne uvedbe postavljajo temelje za širšo sprejemljivost in tehnološko zrelost v prihodnjih letih.

Viri in reference

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

Oglej si posnetek na YouTube

Perovskitna fotovoltaika 2025: Motnje v rasti in razkritje naslednje generacije solarnega inženiringa

ByQuinn Parker