Rispetto alle linee di produzione fotovoltaiche in silicio cristallino ormai consolidate, la realizzazione di una linea di produzione per la 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 richiede complesse formulazioni chimiche e attrezzature altamente personalizzate, il che pone ostacoli unici all'industrializzazione.
1. Differenze fondamentali nei processi di produzione
Produzione di silicio cristallino:
La produzione di moduli in silicio cristallino è dominata da metodi fisici. Il processo inizia con il polisilicio ad alta purezza, che viene trasformato in barre di silicio tramite forni di estrazione dei cristalli. Seguono una serie di fasi, tra cui taglio, testurizzazione, deposizione del film, incisione laser e impiantazione ionica. Tecnologie come le batterie TOPCon e BC (back-contact) hanno ulteriormente perfezionato aspetti specifici, come i processi di deposizione del film e incisione laser. Questo approccio beneficia di decenni di ottimizzazione e standardizzazione.
Produzione di perovskite:
Al contrario, la produzione di perovskite dipende daformulazioni chimicheSebbene la perovskite abbia una struttura molecolare fissa (ABX₃), la varietà di materiali che possono costituire questa struttura è vasta, con centinaia di derivati già sviluppati. Ogni nuovo materiale richiede spesso attrezzature e processi personalizzati, aumentando drasticamente la complessità della configurazione della linea di produzione.
. Ad esempio,RenShuo GuangnengAttualmente, si utilizza un metodo a umido per preparare strati di film di perovskite, mentre altri strati funzionali vengono creati tramite deposizione fisica da vapore o processi di evaporazione. Le pratiche industriali variano notevolmente: alcuni utilizzano metodi ibridi secco-umido, mentre altri applicano addirittura metodi a umido per tutti gli strati funzionali. Questa mancanza di uniformità sottolinea chei processi perovskiti non sono ancora standardizzati.
2. Sfide principali: materiali e attrezzature
Personalizzazione e integrazione delle apparecchiature:
Materiali e attrezzature rappresentano due ostacoli centrali nel modello di linea di produzione per la perovskite. I produttori che offrono servizi tecnici completi mirano a ridurre i costi del settore aumentando le spedizioni di attrezzature. Tuttavia, senza attrezzature e processi unificati, i principali produttori di dispositivi sono stati relativamente lenti nel lanciare soluzioni complete per le attrezzature per la perovskite.
Per esempio,Meyer BurgerA maggio è stato annunciato l'intenzione di raccogliere circa 2 miliardi di yen per sviluppare un progetto di industrializzazione di apparecchiature per celle solari tandem a perovskite. Una volta completato, si prevede che il progetto produrrà 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 perovskite utilizzano principalmenteattrezzature semi-personalizzateI tradizionali fornitori di apparecchiature in silicio cristallino non sono ancora in grado di soddisfare tutte le esigenze delle linee di produzione di perovskite. Persino coloro che offrono set completi di apparecchiature faticano a garantire 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, creando scenari in cui"i margini lordi non sono bassi ma la redditività è limitata".
Sfide materiali:
I costi dei materiali rimangono un problema importante. ComeWang Xuege, Vicepresidente diJi Dian Guangneng, ha osservato durante la discussione sulla loro attività di fornitura completa personalizzata, la quota 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 della capacità di produzione di perovskite è lungo per i fornitori di materiali. Senza il supporto di ordini ingenti e concentrati, la riduzione dei costi dei materiali non può avvenire dall'oggi al domani e richiede investimenti da parte di più operatori di mercato. Il modello di fornitura completa personalizzata potrebbe contribuire in modo significativo alla scalabilità della capacità del settore.
3. Mancanza di standardizzazione e uniformità dei processi
L'assenza di processi standardizzati è un ostacolo critico. Aziende comeRenShuo Guangnengutilizzano metodi a umido per la preparazione degli strati 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 a umido per tutti gli strati funzionali. Questa diversità evidenzia lamancanza di standardizzazione dei processi a livello di settore, rendendo difficile replicare l'efficienza dei laboratori su larga scala e integrare senza problemi le apparecchiature di diversi fornitori.
4. Barriere economiche e di industrializzazione
L'elevato grado di personalizzazione richiesto per le linee di produzione di perovskite significa chegli ordini dei singoli clienti spesso non riescono a coprire i costi di ricerca e sviluppodei produttori di apparecchiature. Ciò si traduce in un paradosso in cui i margini lordi possono apparire solidi, ma la redditività complessiva è limitata. Inoltre, i costi dei materiali contribuiscono in modo significativo al costo complessivo per watt e la loro riduzione richiede sforzi costanti e una più ampia partecipazione al mercato.
Conclusione: la strada da seguire
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 molto per migliorare le soluzioni delle apparecchiature e gli operatori del settore stanno esplorando modelli di consegna personalizzati per aumentare la capacità, ottenendo economie di scala e riducendo i costi, il che richiederà una collaborazione continua lungo tutta la catena di fornitura, una maggiore standardizzazione e un'ulteriore innovazione tecnologica.
Il percorso verso l'industrializzazione della perovskite è ancora nelle sue fasi iniziali, ma con sforzi concertati per affrontare queste sfide fondamentali, la tecnologia della perovskite ha il potenziale per rivoluzionare l'industria solare offrendo maggiore efficienza e costi inferiori in futuro.
