По сравнению с уже существующими линиями по производству фотоэлектрических элементов на основе кристаллического кремния, создание линии по производству перовскита представляет собой значительно более сложную и трудоёмкую задачу. В то время как производство модулей на основе кристаллического кремния основано преимущественно на физических процессах, производство перовскита требует сложных химических составов и высокоспециализированного оборудования, что создаёт особые препятствия для индустриализации.
1. Принципиальные различия в производственных процессах
Производство кристаллического кремния:
В производстве модулей из кристаллического кремния преобладают физические методы. Процесс начинается с высокочистого поликремния, который преобразуется в кремниевые стержни в печах для вытягивания кристаллов. Затем следует ряд этапов, включая резку, текстурирование, осаждение плёнки, лазерное травление и ионную имплантацию. Такие технологии, как батареи TOPCon и до н.э. (с тыльным контактом), позволили ещё больше усовершенствовать отдельные аспекты, такие как осаждение плёнки и лазерное травление. Этот подход основан на многолетнем опыте оптимизации и стандартизации.
Производство перовскита:
Напротив, производство перовскита зависит отхимические формулыХотя перовскит имеет фиксированную молекулярную структуру (АБХ₃), разнообразие материалов, которые могут её образовывать, огромно, и уже разработаны сотни производных. Каждый новый материал часто требует специального оборудования и процессов, что значительно усложняет настройку производственной линии.
. Например,ЖэньШо ГуаннэнВ настоящее время для получения слоёв плёнки перовскита используется мокрый метод, в то время как другие функциональные слои создаются методами физического осаждения из паровой фазы или испарения. Отраслевые подходы сильно различаются: некоторые используют гибридные методы «сухого-мокрого», а другие даже применяют мокрые методы для всех функциональных слоёв. Это отсутствие единообразия подчёркивает, чтоперовскитные процессы еще не стандартизированы.
2. Основные проблемы: материалы и оборудование
Настройка и интеграция оборудования:
Материалы и оборудование — два основных препятствия в модели производственной линии перовскита. Производители, предлагающие полный спектр технических услуг, стремятся снизить отраслевые издержки за счёт увеличения поставок оборудования. Однако без унифицированного оборудования и технологических процессов ведущие производители устройств относительно медленно выпускают комплексные решения для оборудования на основе перовскита.
Например,Мейер БургерВ мае было объявлено о планах привлечения около 2 млрд иен на разработку проекта по индустриализации оборудования для производства тандемных солнечных элементов на основе перовскита. Ожидается, что после завершения проекта ежегодно будет производиться 20 комплектов оборудования, что обеспечит предполагаемую годовую выручку в 4 млрд иен и чистую прибыль около 600 млн иен.
В настоящее время производители перовскитных модулей в основном используютполу-индивидуальное оборудованиеПоставщики традиционного оборудования для производства кристаллического кремния пока не могут удовлетворить все потребности линий по производству перовскита. Даже те, кто предлагает полный комплект оборудования, сталкиваются с трудностями в обеспечении эффективного взаимодействия между различными устройствами. В условиях индивидуального подхода заказы от отдельных клиентов часто не покрывают расходы производителей оборудования на НИОКР, что приводит к ситуациям, когда"валовая прибыль не низкая, но рентабельность ограничена.
Материальные проблемы:
Материальные затраты остаются важной проблемой.Ван Сюэге, вице-президентЦзи Дянь Гуаннэн, отметили в ходе обсуждения своего бизнеса с поставками полного спектра продукции по индивидуальному заказу, доля затрат на материалы в себестоимости компонентов на ватт остаётся высокой, несмотря на достижения индустриализации. Общение с поставщиками верхнего и нижнего уровня показывает, что цикл разработки перовскитных компонентов для поставщиков материалов длителен. Без поддержки крупных, концентрированных заказов снижение затрат на материалы не может произойти в одночасье и требует инвестиций большего числа участников рынка. Модель поставки полного спектра продукции по индивидуальному заказу может значительно способствовать масштабированию производственных мощностей отрасли.
3. Отсутствие стандартизации и единообразия процессов
Отсутствие стандартизированных процессов является серьёзным препятствием. Такие компании, какЖэньШо ГуаннэнДля получения перовскитных слоёв используются мокрые методы, в то время как другие применяют физическое осаждение из паровой фазы или испарение для других функциональных слоёв. Некоторые компании используют гибридные методы «сухого-мокрого», а некоторые даже используют мокрые методы для всех функциональных слоёв. Это разнообразие подчёркиваетотсутствие общеотраслевой стандартизации процессов, что затрудняет масштабное воспроизведение эффективности лабораторных исследований и беспрепятственную интеграцию оборудования от разных поставщиков.
4. Экономические и индустриализационные барьеры
Высокая степень адаптации, необходимая для линий по производству перовскита, означает, чтозаказы отдельных клиентов часто не могут покрыть расходы на НИОКРпроизводителей оборудования. Это приводит к парадоксу: валовая прибыль может казаться высокой, но общая рентабельность ограничена. Кроме того, материальные затраты существенно влияют на общую стоимость за ватт, и для их снижения требуются постоянные усилия и более широкое участие на рынке.
Заключение: Путь вперед
Строительство линий по производству перовскита сопряжено с трудностями, коренящимися вразнообразие материалов, индивидуализация оборудования и отсутствие стандартизации процессов. В то время как такие компании, какМейер Бургеринвестируют значительные средства в усовершенствование решений в области оборудования, а участники отрасли изучают индивидуальные модели поставок для повышения производительности. Достижение экономии за счет масштаба и снижения затрат потребует постоянного сотрудничества по всей цепочке поставок, повышения стандартизации и дальнейших технологических инноваций.
Путь к индустриализации перовскита все еще находится на начальном этапе, но при согласованных усилиях по решению этих основных проблем технология перовскита имеет потенциал произвести революцию в солнечной энергетике, предлагая более высокую эффективность и более низкие затраты в будущем.
