Проблемы создания производственных линий по выпуску перовскитов: технологический аспект.

По сравнению со зрелыми производственными линиями по выпуску фотоэлектрических элементов из кристаллического кремния, создание линии по производству перовскита является значительно более сложной и трудоемкой задачей. В то время как производство модулей из кристаллического кремния в основном основано на физических процессах, производство перовскита включает в себя сложные химические составы и высокоспециализированное оборудование, что создает уникальные препятствия для индустриализации.

1. Фундаментальные различия в производственных процессах

Производство кристаллического кремния:

Производство кристаллических кремниевых модулей в основном осуществляется физическими методами. Процесс начинается с высокочистого поликремния, который преобразуется в кремниевые стержни с помощью печей для вытягивания кристаллов. Затем следует ряд этапов, включая резку, текстурирование, нанесение пленки, лазерное травление и ионную имплантацию. Такие технологии, как TOPCon и батареи с задним контактом (BC), позволили дополнительно усовершенствовать отдельные аспекты, такие как процессы нанесения пленки и лазерного травления. Этот подход основан на десятилетиях оптимизации и стандартизации.

Производство перовскита:

В отличие от этого, производство перовскитов зависит отхимическая формула (формулы)Хотя перовскит имеет фиксированную молекулярную структуру (ABX₃), разнообразие материалов, которые могут составлять эту структуру, огромно, и уже разработаны сотни его производных. Каждый новый материал часто требует специализированного оборудования и процессов, что значительно усложняет настройку производственной линии.

. Например,ЖэньШо ГуаннэнВ настоящее время для получения пленочных слоев перовскита используется влажный метод, в то время как другие функциональные слои создаются с помощью физического осаждения из паровой фазы или испарения. Промышленная практика сильно различается: некоторые используют гибридные методы сухого и влажного нанесения, а другие даже применяют влажные методы для всех функциональных слоев. Эта неоднородность подчеркивает, чтоПроцессы получения перовскитов еще не стандартизированы..

2. Основные проблемы: материалы и оборудование

Настройка и интеграция оборудования:

Материалы и оборудование являются двумя основными препятствиями в модели производственной линии по выпуску перовскитов. Производители, предлагающие полный спектр технических услуг, стремятся снизить издержки отрасли за счет увеличения поставок оборудования. Однако без унифицированного оборудования и процессов ведущие производители устройств относительно медленно внедряют комплексные решения по оборудованию для производства перовскитов.

Например,Бургер МейераВ мае было объявлено о планах привлечь около 2 миллиардов иен для развития проекта по промышленному производству оборудования для тандемных солнечных элементов на основе перовскита. После завершения проекта ожидается, что он будет производить 20 комплектов оборудования в год, принося, по оценкам, годовой доход в размере 4 миллиардов иен и чистую прибыль около 600 миллионов иен.

В настоящее время производители перовскитных модулей в основном используютполуиндивидуальное оборудованиеТрадиционные поставщики оборудования для производства кристаллического кремния пока не могут удовлетворить все потребности линий по производству перовскитов. Даже те, кто предлагает полные комплекты оборудования, испытывают трудности с обеспечением эффективного соединения между различными устройствами. В таких условиях заказы от отдельных клиентов часто не покрывают затраты на НИОКР производителей оборудования, что приводит к ситуациям, когдаВаловая прибыль не низкая, но рентабельность ограничена..

Материальные проблемы:

Стоимость материалов остается важной проблемой.Ван Сюэгевице-президентЦзи Дянь ГуаннэнКак отмечалось при обсуждении их бизнеса по индивидуальной комплексной поставке, доля материальных затрат в стоимости ватта компонентов остается высокой, несмотря на прогресс в индустриализации. Общение с поставщиками на всех этапах производства показывает, что цикл развития мощностей по производству перовскитов для поставщиков материалов достаточно длительный. Без поддержки крупных, концентрированных заказов снижение стоимости материалов не может произойти в одночасье и требует инвестиций от большего числа участников рынка. Модель индивидуальной комплексной поставки может значительно способствовать масштабированию производственных мощностей отрасли.

3. Отсутствие стандартизации и единообразия процессов.

Отсутствие стандартизированных процессов является серьезным препятствием. Такие компании, как...ЖэньШо ГуаннэнДля получения перовскитных слоев используются влажные методы, в то время как другие применяют физическое осаждение из паровой фазы или испарение для других функциональных слоев. Некоторые фирмы используют гибридные методы «сухой-влажный», а некоторые даже применяют влажные методы для всех функциональных слоев. Это разнообразие подчеркиваетотсутствие отраслевой стандартизации процессовЭто затрудняет воспроизведение эффективности лабораторных исследований в больших масштабах и бесперебойную интеграцию оборудования от разных поставщиков.

4. Экономические барьеры и барьеры на пути индустриализации

Высокая степень индивидуализации, необходимая для производственных линий по выпуску перовскитов, означает, чтоЗаказы отдельных клиентов зачастую не покрывают затраты на НИОКР.производителей оборудования. Это приводит к парадоксу: валовая прибыль может казаться высокой, но общая рентабельность ограничена. Кроме того, материальные затраты вносят значительный вклад в общую стоимость ватта, и снижение этих затрат требует постоянных усилий и более широкого участия на рынке.

Заключение: Дальнейшие шаги

Создание линий по производству перовскитов сопряжено со множеством трудностей, обусловленныхРазнообразие материалов, индивидуальная настройка оборудования и отсутствие стандартизации процессов.В то время как такие компании, какБургер МейераВложения в совершенствование оборудования значительны, а участники отрасли изучают модели индивидуальной поставки для увеличения производственных мощностей. Достижение экономии за счет масштаба и снижение затрат потребуют постоянного сотрудничества по всей цепочке поставок, повышения стандартизации и дальнейших технологических инноваций.

Путь к промышленному внедрению перовскитов все еще находится на ранней стадии, но при согласованных усилиях по решению этих ключевых проблем перовскитная технология имеет потенциал для революционизации солнечной энергетики, предлагая в будущем более высокую эффективность и более низкие затраты.