Le sfide nella realizzazione di linee di produzione di perovskite: una prospettiva tecnologica

Rispetto alle consolidate linee di produzione di moduli fotovoltaici in silicio cristallino, la realizzazione di una linea di produzione di perovskite è significativamente più complessa e impegnativa. Mentre la produzione di moduli in silicio cristallino si basa principalmente su processi fisici, la produzione di perovskite prevede complesse formulazioni chimiche e apparecchiature altamente personalizzate, ponendo ostacoli unici all'industrializzazione.

1. Differenze fondamentali nei processi produttivi

Produzione di silicio cristallino:

La produzione di moduli in silicio cristallino è dominata da metodi fisici. Il processo inizia con polisilicio ad alta purezza, che viene trasformato in barre di silicio tramite forni di estrazione cristallina. Segue una serie di fasi che includono taglio, testurizzazione, deposizione di film sottili, incisione laser e impiantazione ionica. Tecnologie come TOPCon e le batterie BC (a contatto posteriore) hanno ulteriormente perfezionato aspetti specifici come i processi di deposizione di film sottili e di incisione laser. Questo approccio beneficia di decenni di ottimizzazione e standardizzazione.

Produzione di perovskite:

Al contrario, la produzione di perovskite dipende daformulazione chimica (formulazioni)Sebbene la perovskite abbia una struttura molecolare fissa (ABX₃), la varietà di materiali che possono costituire questa struttura è vastissima, con centinaia di derivati ​​già sviluppati. Ogni nuovo materiale richiede spesso attrezzature e processi specifici, aumentando drasticamente la complessità dell'allestimento della linea di produzione.

. Ad esempio,RenShuo GuangnengAttualmente si impiega un metodo a umido per preparare gli strati di film di perovskite, mentre altri strati funzionali vengono creati tramite processi di deposizione fisica da vapore o evaporazione. Le pratiche industriali variano ampiamente: alcuni utilizzano metodi ibridi a secco-umido, e altri applicano addirittura metodi a umido per tutti gli strati funzionali. Questa mancanza di uniformità sottolinea cheI processi delle perovskiti non sono ancora standardizzati.

2. Sfide principali: Materiali e attrezzature

Personalizzazione e integrazione delle apparecchiature:

Materiali e attrezzature rappresentano due ostacoli fondamentali nel modello di produzione di perovskite. I produttori che offrono servizi tecnici completi mirano a ridurre i costi del settore aumentando le spedizioni di attrezzature. Tuttavia, in assenza di attrezzature e processi unificati, i principali produttori di dispositivi sono stati relativamente lenti nel lanciare soluzioni complete per le attrezzature di produzione di perovskite.

Per esempio,Meyer BurgerA maggio è stato annunciato un piano per raccogliere circa 2 miliardi di yen per sviluppare un progetto di industrializzazione di apparecchiature per celle solari tandem a perovskite. Una volta completato, il progetto dovrebbe produrre 20 set di apparecchiature all'anno, generando un fatturato annuo stimato di 4 miliardi di yen e un utile netto di circa 600 milioni di yen.

Attualmente, i produttori di moduli a perovskite utilizzano principalmenteattrezzature semi-personalizzate. I fornitori tradizionali di apparecchiature in silicio cristallino non sono ancora in grado di soddisfare tutte le esigenze delle linee di produzione di perovskite. Anche quelli che offrono set completi di apparecchiature faticano a ottenere una connettività efficace tra i diversi dispositivi. In questo contesto personalizzato, gli ordini dei singoli clienti spesso non riescono a coprire i costi di ricerca e sviluppo dei produttori di apparecchiature, portando a scenari in cui"i margini lordi non sono bassi ma la redditività è limitata".

Sfide relative ai materiali:

I costi dei materiali rimangono una questione importante.Wang Xuege, Vicepresidente diJi Dian Guangneng, hanno osservato durante la discussione della loro attività di fornitura completa personalizzata, la proporzione dei costi dei materiali nel costo per watt dei componenti rimane elevata nonostante i progressi dell'industrializzazione. La comunicazione con i fornitori a monte e a valle rivela che il ciclo di sviluppo per la capacità di perovskite è lungo per i fornitori di materiali. Senza il supporto di ordini grandi e concentrati, la riduzione dei costi dei materiali non può avvenire dall'oggi al domani e richiede che più partecipanti al mercato investano. Il modello di fornitura completa personalizzata potrebbe contribuire in modo significativo a scalare la capacità del settore.

3. Mancanza di standardizzazione e uniformità di processo

L'assenza di processi standardizzati rappresenta un ostacolo critico. Aziende comeRenShuo GuangnengAlcuni utilizzano metodi umidi per la preparazione dello strato di perovskite, mentre altri impiegano la deposizione fisica da vapore o l'evaporazione per altri strati funzionali. Alcune aziende adottano metodi ibridi secco-umido e alcune addirittura utilizzano metodi umidi per tutti gli strati funzionali. Questa diversità evidenzia lamancanza di standardizzazione dei processi a livello di settoreCiò rende difficile replicare su larga scala l'efficienza dei laboratori e integrare senza problemi apparecchiature di diversi fornitori.

4. Barriere economiche e all'industrializzazione

L'alto grado di personalizzazione richiesto per le linee di produzione di perovskite significa cheSpesso gli ordini dei singoli clienti non sono sufficienti a coprire i costi di ricerca e sviluppo.dei produttori di apparecchiature. Ciò si traduce in un paradosso in cui i margini lordi possono apparire elevati, ma la redditività complessiva risulta limitata. Inoltre, i costi dei materiali contribuiscono in modo significativo al costo complessivo per watt e la riduzione di tali costi richiede sforzi costanti e una più ampia partecipazione al mercato.

Conclusione: la strada da percorrere

La costruzione di linee di produzione di perovskite è piena di sfide radicate indiversità dei materiali, personalizzazione delle attrezzature e mancanza di standardizzazione dei processiMentre aziende comeMeyer Burgerstanno investendo massicciamente per migliorare le soluzioni di attrezzature e gli operatori del settore stanno esplorando modelli di fornitura personalizzati per aumentare la capacità, il raggiungimento di economie di scala e la riduzione dei costi richiederanno una collaborazione continua lungo tutta la catena di fornitura, una maggiore standardizzazione e ulteriore innovazione tecnologica.

Il percorso verso l'industrializzazione delle perovskiti è ancora nelle sue fasi iniziali, ma con sforzi congiunti per affrontare queste sfide fondamentali, la tecnologia delle perovskiti ha il potenziale per rivoluzionare l'industria solare, offrendo in futuro maggiore efficienza e costi inferiori.