Produkcja cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych w 2025 roku: Uwolnienie energii słonecznej nowej generacji i ekspansji rynkowej. Zobacz, jak zaawansowane materiały i skalowalna produkcja kształtują przyszłość czystej energii.
- Podsumowanie wykonawcze: Krajobraz rynku 2025 i kluczowe czynniki
- Przegląd technologii: Wyjaśnienie cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych
- Innowacje w produkcji: Skalowalne procesy i automatyzacja
- Główni gracze i sojusze branżowe (aktualizacja 2025)
- Konkurencyjność kosztowa i wskaźniki efektywności
- Dynamika łańcucha dostaw i pozyskiwanie surowców
- Środowisko regulacyjne i standardy branżowe
- Prognozy rynkowe: Projekcje wzrostu 2025–2030
- Nowe zastosowania i integracja z istniejącymi ogniwami PV
- Perspektywy na przyszłość: Wyzwania, możliwości i kierunki badań i rozwoju
- Źródła i odniesienia
Podsumowanie wykonawcze: Krajobraz rynku 2025 i kluczowe czynniki
Sektor produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych (PV) perowskitowych jest gotów na znaczącą transformację w 2025 roku, napędzaną szybkim postępem technologicznym, wzrostem inwestycji i pilnym globalnym zapotrzebowaniem na opłacalne, wysokowydajne rozwiązania słoneczne. Ogniwa słoneczne perowskitowe, znane ze swoich regulowanych przerwań energetycznych, lekkiej natury i potencjału niskokosztowej produkcji, przechodzą z innowacji na poziomie laboratoryjnym do produkcji na poziomie komercyjnym. Ten przeskok katalizuje potrzeba przyspieszenia wdrażania energii odnawialnej oraz spełnienia ambitnych celów dekarbonizacji ustalonych przez rządy i interesariuszy branżowych na całym świecie.
W roku 2025 kilka pionierskich firm zwiększa skalę produkcji ogniw PV perowskitowych. Oxford PV, firma brytyjsko-niemiecka, jest na czołowej pozycji, prowadząc jedną z pierwszych na świecie linii produkcyjnych ogniw słonecznych tandemowych perowskitowych na bazie krzemu. Ich zakład w Brandenburgii ma wkrótce rozpocząć produkcję, z celem osiągnięcia wydajności modułów powyżej 25%, co przewyższa konwencjonalne moduły krzemowe. Podobnie, Saule Technologies w Polsce komercjalizuje elastyczne moduły perowskitowe, koncentrując się na zintegrowanych ogniwach fotowoltaicznych (BIPV) i aplikacjach IoT, z już działającą linią pilotażową i planami dalszej rozbudowy mocy w 2025 roku.
Producenci azjatyccy również wkraczają na rynek. TCL, duża chińska korporacja elektroniczna, ogłosiła inwestycje w badania i produkcję pilotażową ogniw PV perowskitowych, wykorzystując swoje doświadczenie w przetwarzaniu cienkowarstwowym i dużoskalowej produkcji elektroniki. W międzyczasie Hanwha Solutions w Korei Południowej eksploruje technologie tandemowe perowskitowo-krzemowe, mając na celu ich integrację z linią produktów słonecznych Q CELLS.
Kluczowymi czynnikami napędzającymi sektor w 2025 roku są potencjał ogniw PV perowskitowych do dostarczenia wyższej efektywności przy niższych kosztach w porównaniu do tradycyjnego krzemu, zgodność filmów perowskitowych z procesami drukowania roll-to-roll i inkjet, a także zdolność do produkcji lekkich, elastycznych modułów dla nowych segmentów rynku. Jednakże wciąż istnieją wyzwania związane z skalowaniem produkcji przy jednoczesnym zapewnieniu stabilności długoterminowej i bezpieczeństwa środowiskowego materiałów perowskitowych.
Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że krajobraz produkcji cienkowarstwowych ogniw PV perowskitowych będzie zyskiwał na znaczeniu dzięki dalszym rozbudowom mocy, nowym joint venture i zwiększonej integracji z istniejącymi liniami PV opartymi na krzemie. Plany rozwoju branży sugerują, że pod koniec lat 20-tych XXI wieku moduły oparte na perowskitach mogą osiągnąć komercyjne okresy użytkowania i bankowość, czyniąc je zakłócającą siłą na globalnym rynku energii słonecznej.
Przegląd technologii: Wyjaśnienie cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych
Cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne perowskitowe reprezentują przełomową technologię w sektorze energii słonecznej, oferując potencjał wysokiej efektywności, niskiego kosztu i elastycznych modułów słonecznych. Kluczowym elementem tej technologii jest struktura krystaliczna perowskitu, zwykle oparta na hybrydowych organiczno-nieorganicznych halogenków ołowiu lub cyny, co umożliwia silne pochłanianie światła i efektywny transport ładunku. Produkcja cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych polega na osadzaniu tych materiałów na podłożach przy użyciu technik skalowalnych, takich jak przetwarzanie roztworów, pokrywanie slot-die, drukowanie inkjetowe i osadzanie z pary.
W roku 2025 przemysł doświadcza szybkich postępów w zarówno produkcji laboratoryjnej, jak i pilotażowej. Firmy takie jak Oxford Photovoltaics są na czołowej pozycji, rozwijając tandemowe ogniwa słoneczne perowskitowe na krzemie, które osiągnęły certyfikowane efektywności powyżej 28%. Ich podejście do produkcji wykorzystuje osadzanie próżniowe i metody powlekania, aby zintegrować warstwy perowskitowe z istniejącymi waflami krzemowymi, dążąc do komercyjnej produkcji modułów w swoim zakładzie w Niemczech. Podobnie, Saule Technologies specjalizuje się w elastycznych filmach słonecznych perowskitowych, wykorzystując drukowanie inkjetowe do produkcji lekkich, półprzezroczystych modułów odpowiednich do zintegrowanych ogniw fotowoltaicznych (BIPV) i elektroniki konsumenckiej.
Innym znaczącym graczem jest Microquanta Semiconductor, który zwiększa skalę procesów produkcyjnych roll-to-roll dla modułów perowskitowych dużego obszaru, celując w zastosowania zarówno dachowe, jak i użyteczności publicznej. Ich linie pilotażowe w Chinach mają na celu wykazanie wykonalności ciągłej produkcji o wysokiej wydajności, co jest kluczowym krokiem w kierunku konkurencyjności kosztowej w porównaniu z konwencjonalnymi ogniwami fotowoltaicznymi krzemowymi.
Proces produkcji cienkowarstwowych ogniw perowskitowych zazwyczaj obejmuje następujące kroki:
- Przygotowanie podłoża, często szkła lub elastycznych polimerów, z warstwą przezroczystego tlenku przewodzącego.
- Osadzenie roztworu lub pary prekursora perowskitu na podłożu, a następnie kontrolowana krystalizacja w celu utworzenia jednorodnego filmu o minimalnej liczbie defektów.
- Zastosowanie warstw transportowych ładunków i metalowych elektrod w celu ukończenia stosu urządzenia.
- Encapsulacja w celu ochrony wrażliwego materiału perowskitowego przed wilgocią i tlenem, które pozostają wyzwaniem dla długoterminowej stabilności.
Patrząc w przyszłość, perspektywy dla produkcji cienkowarstwowej ogniw perowskitowych są obiecujące. Plany rozwoju branży przewidują dalsze poprawy w stabilności, skalowalności i bezpieczeństwie środowiskowym, z kilkoma firmami planującymi zwiększenie produkcji komercyjnej do 2026–2027. Sektor ten widzi również zwiększoną współpracę z ustalonymi producentami ogniw fotowoltaicznych, takimi jak Hanwha Solutions, która bada integrację tandemową perowskitowo-krzemową. W miarę dojrzewania procesów produkcyjnych i wydłużania się żywotności modułów, cienkowarstwowe ogniwa fotowoltaiczne perowskitowe są gotowe do odegrania znaczącej roli w globalnej transformacji w kierunku energii odnawialnej.
Innowacje w produkcji: Skalowalne procesy i automatyzacja
Krajobraz produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych przechodzi szybką transformację w 2025 roku, napędzaną imperatywem skalowania produkcji przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej efektywności i stabilności. Przejście od spinnowania na poziomie laboratorium do industrialnych, skalowalnych procesów jest centralnym punktem uwagi, z kilkoma firmami i konsorcjami badawczymi przewodzącymi innowacjom w tej dziedzinie.
Jednym z najważniejszych postępów jest przyjęcie technik roll-to-roll (R2R) i pokrywania slot-die, które umożliwiają ciągłe osadzanie warstw perowskitowych na elastycznych podłożach. Metody te są aktywnie rozwijane i testowane przez liderów branży takich jak Oxford PV, brytyjsko-niemiecką firmę znaną z pionierskiej pracy w zakresie ogniw tandemowych perowskitowych na krzemie. Oxford PV zgłosiło postęp w skalowaniu swoich linii produkcyjnych, celując w produkcję o mocy gigawatów i integrując automatyzację, aby zapewnić jednolitość i powtarzalność na dużych modułach.
Podobnie, Saule Technologies, z siedzibą w Polsce, skomercjalizowało drukowanie inkjetowe dla ogniw słonecznych perowskitowych, co umożliwia dostosowywalną i skalowalną produkcję. Ich linie pilotażowe demonstrują wykonalność automatycznej, wysokowydajnej produkcji, koncentrując się na lekkich i elastycznych modułach odpowiednich do zintegrowanych ogniw fotowoltaicznych (BIPV) i elektroniki konsumenckiej. Podejście Saule Technologies ilustruje przesunięcie w kierunku cyfrowej produkcji, gdzie kontrola procesów i automatyzacja są integralnymi elementami zapewnienia jakości.
W Azji, Microquanta Semiconductor w Chinach rozwija procesy osadzania parowego i pokrywania ostrzami, mając na celu zbliżenie wydajności laboratoryjnej do produkcji modułów na skalę przemysłową. Ich wysiłki są wspierane przez inwestycje w monitorowanie w linii i automatyzację procesów, które są kluczowe dla minimalizacji wad i zapewnienia długoterminowej stabilności urządzeń.
Automatyzacja odgrywa coraz większą rolę w produkcji perowskitów, z robotyką i uczeniem maszynowym wykorzystywanymi do optymalizacji procesów w czasie rzeczywistym i wykrywania wad. Tendencja ta jest wspierana przez współprace takie jak Europejska Inicjatywa Perowskitowa, która łączy producentów, dostawców sprzętu i instytucje badawcze, aby ustandaryzować procesy skalowalne i przyspieszyć komercjalizację.
Patrząc w przyszłość, następne kilka lat ma przynieść większą integrację skalowalnych technik pokrywania, zaawansowanych metod encapsulacji i cyfrowej kontroli procesów. Celem jest osiągnięcie produkcji o wysokiej wydajności i niskich kosztach, spełniając jednocześnie rygorystyczne standardy niezawodności. W miarę dojrzewania technologii perowskitowej konwergencja skalowalnych procesów i automatyzacji będzie kluczowa w przejściu od linii pilotażowych do masowej produkcji, pozycjonując ogniwa fotowoltaiczne perowskitowe jako konkurencyjną siłę na globalnym rynku energii słonecznej.
Główni gracze i sojusze branżowe (aktualizacja 2025)
Sektor produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych w 2025 roku charakteryzuje się dynamicznym krajobrazem ustalonych firm, innowacyjnych startupów i strategicznych sojuszy mających na celu przyspieszenie komercjalizacji i zwiększenie produkcji. Kilku głównych graczy wysunęło się na prowadzenie, wykorzystując własne technologie i nawiązując partnerstwa w celu rozwiązania problemów z efektywnością, stabilnością i możliwościami produkcyjnymi.
Jednym z najbardziej znaczących jest Oxford Photovoltaics, firma z siedzibą w Wielkiej Brytanii, uznawana za pioniera w dziedzinie ogniw tandemowych perowskitowych na krzemie. W 2024 roku Oxford PV ogłosiło zwiększenie swojej pierwszej linii produkcyjnej o dużej wydajności w Niemczech, celując w komercyjne dostawy modułów w 2025 roku. Technologia firmy osiągnęła certyfikowane wydajności powyżej 28%, co czyni ją liderem w dążeniu do wyższej efektywności modułów słonecznych.
Innym kluczowym graczem jest Meyer Burger Technology AG, szwajcarski producent z silnym doświadczeniem w dziedzinie sprzętu fotowoltaicznego. Meyer Burger wszedł w pole perowskitowe poprzez współprace i inwestycje w produkcję ogniw tandemowych, dążąc do integracji warstw perowskitowych z istniejącymi liniami modułów krzemowych. Strategia firmy obejmuje wykorzystanie swojego ustalonego doświadczenia w produkcji, aby zwiększyć produkcję modułów perowskitowo-krzemowych na rynek europejski.
W Azji TCL i jego spółka zależna TCL China Star Optoelectronics Technology dokonały znaczących inwestycji w badania i produkcję pilotażową perowskitów. Działania TCL koncentrują się na rozwijaniu procesów produkcji roll-to-roll i modułów perowskitowych dużego obszaru, a ich linie pilotażowe są już w działaniu w Chinach w 2025 roku. Inicjatywy te są wspierane przez współpracę z instytucjami akademickimi i programami badawczymi finansowanymi przez rząd.
Sektor ten doświadczają także startupy specjalistyczne, takie jak Saule Technologies w Polsce, które skomercjalizowało elastyczne filmy słoneczne perowskitowe do zastosowań zintegrowanych z budynkami oraz IoT. Linia produkcyjna Saule do produkcji roll-to-roll, uruchomiona w 2021 roku, nadal się rozwija, a w 2025 roku ogłoszono nowe partnerstwa w sektorze budowlanym i elektronicznym.
Sojusze branżowe odgrywają kluczową rolę w standaryzacji procesów i przyspieszaniu wejścia na rynek. Stowarzyszenie SolarPower Europe utworzyło dedykowaną grupę roboczą perowskitów, łączącą producentów, dostawców sprzętu i instytucje badawcze w celu rozwiązania wyzwań związanych z łańcuchem dostaw, certyfikacją i recyklingiem. Dodatkowo, współprace międzybranżowe—takie jak te między Oxford Photovoltaics i głównymi producentami szkła—ułatwiają integrację warstw perowskitowych w architektoniczne szkło i materiały budowlane.
Patrząc w przyszłość, w nadchodzących latach oczekuje się dalszej konsolidacji, z wiodącymi graczami zwiększającymi produkcję do skali gigawatów i nowymi wejściami wykorzystującymi postępy w materiałach i inżynierii procesów. Sojusze strategiczne i joint venture najprawdopodobniej się zintensyfikują, gdy firmy będą dążyć do zabezpieczenia łańcuchów dostaw i przyspieszenia drogi do bankowalnych, wysokoefektywnych produktów fotowoltaicznych na bazie perowskitów.
Konkurencyjność kosztowa i wskaźniki efektywności
Produkcja cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych szybko zmierza w kierunku komercyjnej wykonalności, a rok 2025 ma być przełomowym rokiem pod względem konkurencyjności kosztowej i wskaźników efektywności. Sektor ten charakteryzuje się wyścigiem o osiągnięcie wysokiej efektywności konwersji energii (PCE) przy jednoczesnym obniżeniu kosztów produkcji, co stawia ogniwa słoneczne perowskitowe (PSC) jako mocnych konkurentów w porównaniu do ustalonych ogniw fotowoltaicznych na bazie krzemu.
Ostatnie dane od wiodących producentów wskazują, że moduły perowskitowe regularnie osiągają certyfikowane efektywności powyżej 20%, a kilka firm zgłasza ogniwa tandemowe na poziomie laboratoryjnym przekraczające 25%. Na przykład, Oxford PV, brytyjsko-niemiecka firma specjalizująca się w technologii tandemowej perowskitowo-krzemowej, ogłosiła w 2024 roku, że jej moduły komercyjne przekroczyły 25% efektywności, co stanowi znaczący postęp w porównaniu do konwencjonalnych modułów na bazie krzemu. Podobnie, Microquanta Semiconductor w Chinach zgłosiło stabilne efektywności modułów perowskitowych powyżej 20% na liniach produkcyjnych pilotażowych, a także prowadzi ciągłe wysiłki na rzecz zwiększenia tej wydajności.
Konkurencyjność kosztowa jest napędzana przez inherentne niskie zapotrzebowanie materiałowe i energetyczne produkcji cienkowarstwowej perowskitowej. W przeciwieństwie do krzemu, warstwy perowskitowe można osadzać w niskich temperaturach, stosując skalowalne techniki, takie jak pokrywanie slot-die i drukowanie inkjetowe. Saule Technologies, mająca siedzibę w Polsce, zainicjowała produkcję perowskitowych modułów elastycznych w technologii roll-to-roll, celując w zintegrowane ogniwa fotowoltaiczne (BIPV) i elektronikę użytkową. Ich podejście wykorzystuje lekkie podłoża i przetwarzanie w warunkach ambientowych, co znacząco redukuje koszty kapitałowe i operacyjne w porównaniu do tradycyjnej produkcji wafli krzemowych.
Prognozy branżowe na 2025 rok i kolejne lata sugerują, że koszty produkcji modułów perowskitowych mogą spaść poniżej 0,20 USD/Watt w miarę skalowania produkcji, zbliżając się do lub wręcz umniejszając poniżej najniższych kosztów modułów krzemowych. Ta projekcja jest wspierana przez dane z linii pilotażowych Oxford PV i Microquanta Semiconductor, które obie zwiększają moce produkcyjne i celują w produkcję na poziomie gigawatów do 2026 roku. Międzynarodowa Agencja Energii i konsorcja branżowe podkreśliły potencjał perowskitów do zakłócenia rynku, pod warunkiem że długoterminowa stabilność i bankowość zostaną wykazane na skalę.
Podsumowując, rok 2025 ma być przełomowym rokiem dla produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych, z łamanymi rekordami wydajności i szybko poprawiającymi się strukturami kosztów. W miarę przechodzenia wiodących firm od pilota do produkcji masowej, technologia perowskitowa ma szansę stać się powszechną, konkurencyjną alternatywą na globalnym rynku energii słonecznej.
Dynamika łańcucha dostaw i pozyskiwanie surowców
Łańcuch dostaw dla produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych (PV) perowskitowych w 2025 roku charakteryzuje się szybką ewolucją, napędzaną ambicjami skalowania wiodących firm i potrzebą zaufanych, wysokopurystycznych surowców. Technologia PV perowskitowa opiera się na unikalnym zestawie chemikaliów prekursorsujących—głównie halogenków ołowiu lub cyny, kationów organicznych takich jak metylamoniowy lub formamidynowy oraz soli halogenków—obok specjalistycznych podłoży i materiałów do encapsulacji. Pozyskiwanie i kontrola jakości tych materiałów są kluczowe zarówno dla wydajności urządzenia, jak i długoterminowej stabilności.
Kilka firm wyłoniło się jako kluczowi gracze w łańcuchu dostaw PV perowskitowych. Oxford PV, z siedzibą w Wielkiej Brytanii i Niemczech, jest pionierem w komercjalizacji ogniw tandemowych perowskitowych na krzemie. Firma nawiązała partnerstwa z dostawcami chemicznymi, aby zabezpieczyć wysokopurystyczne prekursory perowskitu i zainwestowała w pionową integrację, aby zminimalizować ryzyko dostaw. Również Microquanta Semiconductor w Chinach zwiększa produkcję modułów perowskitowych, skutecznie wykorzystując krajowe moce produkcyjne chemikaliów w celu zapewnienia stabilnych dostaw surowców.
Łańcuch dostaw jest także wpływany przez geograficzny rozkład produkcji prekursorów. Chiny pozostają dominującym dostawcą wielu soli halogenowych i kationów organicznych, korzystając z rozwiniętej infrastruktury przemysłu chemicznego. Jednakże, producenci europejscy i północnoamerykańscy coraz częściej dążą do lokalizacji łańcuchów dostaw w celu zmniejszenia ryzyka geopolitycznego i zapewnienia zgodności z normami środowiskowymi i bezpieczeństwa. Na przykład, Saule Technologies w Polsce skupia się na pozyskiwaniu materiałów z Unii Europejskiej, gdzie to możliwe, co jest zgodne z dyrektywami zrównoważonego rozwoju UE.
Ważnym wyzwaniem w 2025 roku jest potrzeba ultra wysokopurystycznych związków ołowiu i cyny, ponieważ zanieczyszczenia mogą radykalnie wpłynąć na jakość filmów perowskitowych i długość życia urządzeń. Dostawcy reagują, opracowując procesy oczyszczania dostosowane do sektora fotowoltaicznego. Dodatkowo, przemysł ściśle monitoruje krajobraz regulacyjny dotyczący wykorzystania ołowiu, a niektóre firmy badają alternatywy perowskitowe bez ołowiu, chociaż te nie są jeszcze szeroko komercjalizowane.
Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że łańcuch dostaw PV perowskitowych stanie się bardziej odporny i zróżnicowany. Strategiczne partnerstwa między producentami modułów a dostawcami chemicznymi prawdopodobnie się nasilą, z naciskiem na zabezpieczeń długoterminowych kontraktów i rozwój ścieżek recyklingu dla modułów po zakończeniu okresu użytkowania. W miarę skalowania produkcji wzrośnie również zapotrzebowanie na specjalistyczne materiały do encapsulacji i przezroczyste przewodzące podłoża, co spowoduje dalsze innowacje i inwestycja ze strony ustalonych firm zajmujących się materiałami oraz nowo pojawiających się graczy.
Środowisko regulacyjne i standardy branżowe
Środowisko regulacyjne dla produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych (PV) perowskitowych szybko się rozwija, gdy technologia zbliża się do skali komercyjnej w 2025 roku. Ramy regulacyjne kształtowane są przez potrzebę zapewnienia bezpieczeństwa produktów, zrównoważonego rozwoju środowiskowego i niezawodności rynkowej, a także wsparcia innowacji w tym wschodzącym sektorze.
W Unii Europejskiej moduły PV perowskitowe podlegają procesowi oznakowania CE, który wymaga zgodności z dyrektywami, takimi jak Dyrektywa o Niskim Napięciu (LVD), Dyrektywa w sprawie Zgodności Elektromagnetycznej (EMC) oraz Dyrektywa o Ograniczeniu Użytkowania Niebezpiecznych Substancji (RoHS). Dyrektywa RoHS jest szczególnie istotna, ponieważ ogranicza użycie ołowiu i innych niebezpiecznych materiałów—ważne zagadnienie, biorąc pod uwagę, że wiele wysokowydajnych formuł perowskitowych zawiera ołów. Komisja Europejska aktywnie przegląda status regulacyjny ogniw PV perowskitowych, a interesariusze branżowi, tacy jak Oxford PV i Saule Technologies, biorą udział w konsultacjach, aby zapewnić, że nowe standardy odzwierciedlają unikalne cechy materiałów perowskitowych.
W Stanach Zjednoczonych moduły PV perowskitowe muszą spełniać normy bezpieczeństwa i wydajności ustalone przez organizacje takie jak Underwriters Laboratories (UL) oraz Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC). National Renewable Energy Laboratory (NREL) współpracuje z przemysłem w celu opracowania przyspieszonych protokołów testowych i standardów niezawodności dostosowanych do cienkowarstwowych ogniw perowskitowych, uznając, że tradycyjne standardy PV na bazie krzemu mogą nie w pełni odzwierciedlać mechanizmy degradacji specyficzne dla perowskitów.
Na całym świecie Międzynarodowa Komisja Elektrotechniczna (IEC) jest w trakcie opracowywania nowych standardów dla ogniw PV perowskitowych, a grupy robocze koncentrują się na problemach takich jak długoterminowa stabilność, encapsulacja i wpływ na środowisko. Liderzy branży, tacy jak Meyer Burger Technology AG i Hanwha Solutions, aktywnie biorą udział w tych wysiłkach na rzecz standaryzacji, mających na celu ułatwienie dostępu do rynku międzynarodowego i ujednolicenie wymagań certyfikacyjnych.
Patrząc w przyszłość, oczekuje się, że nadzór regulacyjny nasili się w miarę rozwoju produkcji ogniw PV perowskitowych. Główne obszary skupienia będą obejmować zarządzanie cyklem życia, recykling i bezpieczne obchodzenie się z odpadami zawierającymi ołów. Stowarzyszenia branżowe i producenci aktywnie opracowują dobrowolne kodeksy postępowania i inicjatywy recyklingowe, aby poradzić sobie z tymi kwestiami i zbudować zaufanie publiczne. W miarę przechodzenia ogniw PV perowskitowych do produkcji na poziomie gigawatów, zgodność z ewoluującymi standardami regulacyjnymi i branżowymi będzie kluczowa dla szerokiej adopcji i długoterminowego sukcesu rynkowego.
Prognozy rynkowe: Projekcje wzrostu 2025–2030
Okres od 2025 do 2030 roku ma być przełomowy dla produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych (PV) perowskitowych, gdy technologia przechodzi z etapu produkcji pilotażowej do komercyjnej. Kilku wiodących producentów i konsorcjów aktywnie zwiększa swoje zdolności produkcyjne, koncentrując się na poprawie efektywności, stabilności i opłacalności modułów słonecznych perowskitowych.
W roku 2025 globalny rynek PV perowskitowych ma być świadkiem pierwszych znacznych wdrożeń komercyjnych. Oxford PV, brytyjsko-niemiecka firma, jest na czołowej pozycji, ogłaszając plany zwiększenia produkcji w swoim zakładzie w Brandenburgii w Niemczech. Firma celuje w integrację ogniw tandemowych perowskitowo-krzemowych, dążąc do osiągnięcia efektywności modułów powyżej 25%. Linia produkcyjna Oxford PV jest zaprojektowana do produkcji na poziomie gigawatów, a firma ogłosiła swoje zamiary dostarczać komercyjne moduły na rynek do 2025 roku.
Podobnie, Meyer Burger Technology AG, szwajcarski producent znany z wysokowydajnych technologii PV, wszedł w pole perowskitowe poprzez partnerstwa i inwestycje w R&D. Meyer Burger bada integrację warstw perowskitowych z istniejącymi liniami ogniw heterojunction, przy czym produkcja pilotażowa ma wpływać na decyzje dotyczące komercyjnej skali produkcji do 2026 roku.
W Azji TCL i jego spółka zależna TCL China Star Optoelectronics Technology inwestują w badania nad PV perowskitowymi i pilotową produkcję, wykorzystując swoje doświadczenie w osadzaniu cienkowarstwowym i dużych obszarach pokrycia. Te wysiłki mają przyspieszyć dostępność modułów perowskitowych do zastosowań zarówno w dużych instalacjach, jak i budynkach zintegrowanych w regionie.
Organizacje branżowe, takie jak Solar Energy Industries Association i SolarPower Europe, podkreśliły, że ogniwa PV perowskitowe są kluczową technologią dla następnej fali wzrostu słonecznego, prognozując, że moduły oparte na perowskitach mogą zająć znaczącą część nowych instalacji do 2030 roku, szczególnie w miarę obniżania się kosztów produkcji i poprawy wydajności.
Patrząc w przyszłość, prognozy rynkowe na lata 2025–2030 przewidują szybką ekspansję zdolności, z wieloma gigawatami produkcji modułów perowskitowych wprowadzonymi na całym świecie. Główne czynniki napędzające będą obejmować dalsze poprawy w długości żywotności modułów, skalowanie procesów produkcji roll-to-roll i sheet-to-sheet oraz integrację warstw perowskitowych z ustalonymi liniami PV na bazie krzemu. W miarę materializowania się tych postępów, technologia cienkowarstwowa perowskitowa ma odegrać kluczową rolę w realizacji globalnych celów energii odnawialnej i obniżeniu poziomu kosztów energii słonecznej.
Nowe zastosowania i integracja z istniejącymi ogniwami PV
Produkcja cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych wchodzi w kluczową fazę w 2025 roku, z dużym naciskiem na nowe zastosowania i integrację z ustalonymi technologiami fotowoltaicznymi (PV). Unikalne właściwości materiałów perowskitowych—takie jak regulowane przerwy energetyczne, wysokie współczynniki absorpcji oraz zgodność z przetwarzaniem roztworów w niskiej temperaturze—napędzają ich adopcję w nowych i hybrydowych produktach PV.
Głównym trendem jest rozwój ogniw słonecznych tandemowych, gdzie warstwy perowskitowe są łączone z konwencjonalnymi waflami krzemu, aby przekroczyć granice efektywności ogniw krzemowych o pojedynczym połączeniu. W 2023 roku kilka producentów zgłosiło certyfikowane efektywności ogniw tandemowych przekraczające 29%, a w 2025 roku przemysł dąży do komercyjnych modułów o efektywności powyżej 30%. Firmy takie jak Oxford PV są na czołowej pozycji, zwiększając pilotażową produkcję modułów perowskitowych na krzemie i ogłaszając plany produkcji masowej. Ich niemiecki zakład ma dostarczyć pierwsze komercyjne ilości w 2025 roku, dążąc do dostaw modułów zarówno do zastosowań dachowych, jak i użyteczności publicznej.
Oprócz integracji tandemowej, cienkowarstwowe filmy perowskitowe umożliwiają rozwój nowych form i zastosowań. Elastyczne i lekkie moduły perowskitowe są opracowywane do zintegrowanych ogniw fotowoltaicznych (BIPV), przenośnej elektroniki i ogniw zintegrowanych w pojazdach. Saule Technologies komercjalizuje elastyczne panele perowskitowe, celując w szklane elementy budowlane i urządzenia IoT. Ich proces produkcji roll-to-roll jest zaprojektowany pod kątem skalowalności i opłacalności, a pilotażowe instalacje są już w realizacji w Europie i Azji.
Integracja z istniejącą infrastrukturą PV również postępuje. Moduły perowskitowe projektowane są do modernizacji lub uzupełnienia legendarzy krzemowych, jako nakładki lub w ramach hybrydowych systemów. To podejście wykorzystuje istniejące komponenty do zbalansowania systemu oraz przyspiesza przyjęcie na rynku. Meyer Burger Technology AG, wiodący producent sprzętu PV w Europie, inwestuje w linie produkcyjne kompatybilne z perowskitami i współpracuje z instytutami badawczymi, aby zoptymalizować trwałość i sprawność modułów.
Patrząc w przyszłość, w ciągu najbliższych kilku lat zobaczymy zwiększoną współpracę między innowatorami perowskitowymi a ustalonymi producentami PV. Trwają wysiłki na rzecz formalizacji sojuszy branżowych i standaryzacji, aby zająć się takimi wyzwaniami jak długoterminowa stabilność, encapsulacja i jednorodność dużych obszarów. Perspektywy na 2025 rok i dalej są optymistyczne: produkcja cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych ma potencjał do różnicowania rynku PV, umożliwiając wyższe wydajności, nowe aplikacje i przyspieszoną integrację z istniejącą infrastrukturą słoneczną.
Perspektywy na przyszłość: Wyzwania, możliwości i kierunki badań i rozwoju
Przyszłość produkcji cienkowarstwowych ogniw fotowoltaicznych perowskitowych (PV) w 2025 roku i latach następnych charakteryzuje się zarówno znacznym obiecującym rozwojem, jak i zauważalnymi wyzwaniami. Gdy sektor przechodzi z przełomowych osiągnięć laboratoryjnych do komercyjnej produkcji, kilka kluczowych czynników będzie kształtować jego trajektorię.
Jednym z głównych wyzwań pozostaje długoterminowa stabilność i trwałość ogniw słonecznych perowskitowych. Choć urządzenia laboratoryjne osiągnęły efektywności konwersji mocy przekraczające 25%, utrzymanie tej wydajności w warunkach rzeczywistych—ekspozycja na wilgoć, ciepło i promieniowanie UV—nadal stanowi trudność. Wiodący producenci, tacy jak Oxford PV, aktywnie zajmują się tymi problemami, opracowując ogniwa tandemowe perowskitowo-krzemowe i wdrażając zaawansowane techniki encapsulacji. Ich linie produkcyjne pilotażowe w Niemczech mają wkrótce zwiększyć wydajność produkcji w 2025 roku, mając na celu wykazanie zarówno wysokiej efektywności, jak i wydłużonej żywotności operacyjnej.
Skalowalność i wydajność produkcji to również centralne obawy. Przejście od spinnowania i innych metod osadzania na poziomie laboratorium do skalowalnych technik, takich jak pokrywanie slot-die, pokrywanie ostrzami i osadzanie z pary, jest w toku. Firmy takie jak Saule Technologies pionierują produkcję roll-to-roll dla elastycznych modułów perowskitowych, koncentrując się na zastosowaniach w zintegrowanych ogniwach fotowoltaicznych (BIPV) i przenośnej elektronice. Ich zakład produkcyjny w Polsce jest jednym z pierwszych, który komercjalizuje moduły perowskitowe dużego obszaru, a dalsza ekspansja planowana jest do 2025 roku.
Zrównoważenie łańcucha dostaw i materiałów zyskuje na znaczeniu w miarę zbliżania się komercjalizacji perowskitowych ogniw PV. Użycie ołowiu w większości wysokowydajnych formuł perowskitowych podnosi kwestie związane z ochroną środowiska i regulacjami. Badania nad alternatywami bez ołowiu i strategiami recyklingu nasilają się, a organizacje takie jak imec współpracują z partnerami z branży w celu opracowania ekologicznych materiałów i procesów produkcji w zamkniętej pętli.
Z drugiej strony, ogniwa fotowoltaiczne perowskitowe oferują unikalne zalety: lekkie, elastyczne formy oraz kompatybilność z architekturą tandemową, która może przekraczać limity efektywności konwencjonalnych ogniw krzemowych. Integracja warstw perowskitowych do istniejących linii ogniw krzemowych jest głównym kierunkiem badań i rozwoju, a Meyer Burger Technology AG—wiodący europejski dostawca sprzętu PV—inwestuje w projekty pilotażowe i partnerstwa, aby przyspieszyć komercjalizację ogniw tandemowych.
Patrząc w przyszłość, w następnych kilku latach prawdopodobnie zobaczymy pierwsze komercyjne instalacje modułów tandemowych perowskitowo-krzemowych, szersze zastosowanie w niszowych rynkach, takich jak zintegrowane ogniwa fotowoltaiczne (BIPV), oraz kontynuację badań i rozwoju w celu rozwiązania problemów ze stabilnością i zrównoważonym rozwojem. Współpraca branżowa, standaryzacja i ramy regulacyjne będą kluczowe, aby zapewnić bezpieczne, niezawodne i skalowalne wdrażanie technologii perowskitowych PV.
Źródła i odniesienia
- Oxford PV
- Saule Technologies
- Microquanta Semiconductor
- Meyer Burger Technology AG
- TCL China Star Optoelectronics Technology
- National Renewable Energy Laboratory
- Solar Energy Industries Association
- imec
