Från den amerikanska pv-tidningen
För att uppnå den amerikanska regeringens avkarboniseringsmål, som att producera 100 % kolfri elektricitet till 2035 och netto noll koldioxidutsläpp i ekonomin till 2050, kommer att kräva användning av rekordstora förnybara tekniker. De vanligaste solteknikerna som hittills använts är kristallint kisel och kadmiumtellurid (CdTe), vars kostnad har minskat avsevärt de senaste åren. US Department of Energys Solar Energy Technology Office (SETO) säger att solenergianvändningen bör fördubblas under de kommande tre åren för att nå sina 2035-mål, och nå 100 GWh till 2035.
Även om de flesta utvecklingar använder kisel och CdTe, ser SETO potential i framväxande teknologier som halidperovskiter.
SETO fann att omvandlingseffektiviteten för halogenidperovskiter (PCE) (mer än 25 % i engångsceller och mer än 29 % i tandemceller av kisel) var lovande. En av fördelarna med perovskiter är att de lätt kan produceras i stora mängder. Men betydande tekniska utmaningar måste lösas innan perovskiter kan vara redo för kommersiella energimarknader.
I en färsk Energy Focus-rapport tar SETO upp kritiska tekniska hinder, kommersialiseringsfällor och möjligheter, samt ansträngningar för att övervinna hinder och utmaningar för kommersialisering. Det hänvisar också till SETO-finansierade projekt som kan övervägas i solenergiforskningsbasen.
Ett av de största hindren är priset. För att Perovskit ska vara kommersiellt konkurrenskraftigt måste dess elnivå (LCOE) vara konkurrenskraftig med andra tekniker. När garantitiden ökar blir det svårt att konkurrera med LCOE-baserad perovskite då kostnaden för silikon- och CdTe-moduler minskar.
“När forskare fortsätter att utveckla perovskiter finns det lärdomar att dra av ödet för andra solcellstekniker. SETO syftar till att hjälpa perovskite solcellsföretag att undvika dessa fallgropar och stimulera innovation för att föra ut denna teknik på marknaden och påskynda tillämpningen av solenergi, säger Dr. Sr., Ph.D. Lenny Tinker energi.
Modul- och cellhållbarhet
Hållbarhet är den största tekniska risken för perovskite PV. För att LCOE-dimensionerna ska närma sig SETO:s 0,02 kWh-mål till 2030 måste perovskite stå i solcellsfältet i minst 20 år, vilket kommer att kräva att dess förmåga att motstå en mängd olika miljöförhållanden förbättras. Många tester krävs, men dagens tester fokuserar på kommersialiserade PV-tekniker (Si, CdTe, etc.) och kommer sannolikt inte att fånga alla felregimer som är förknippade med perovskitmoduler på fältet.
Befintliga tester kan också vara överdrivna eller kan främja obetydliga eller okarakteristiska sätt för perovskit-enhetsfel. SETO har publicerat några prestandamål för minimihållbarhet som ger starka bevis på att prototypen perovskite PV-enhet är redo att gå in i den initiala produktionsfasen om den implementeras. För detta ändamål finansierar SETO betydande hållbarhetsarbete för perovskite, såväl som utvecklingen av teststandarder.
Effektiviteten, som ofta anses vara styrkan hos perovskite PV, kräver betydande förbättringar för stora enheter tills den är redo för den kommersiella arenan. Även om de standardiserade cell- och modulformfaktorerna för Perovskite PV ännu inte har slutförts, kommer standarderna att vara en viktig förutsättning för att ta hela branschen bortom de initiala demonstrationsprojekten.
För att främja industristandardisering och kommunikation uppmuntrar SETO samarbete mellan akademi, nationella laboratorier och industri – för att ta med en mängd olika perspektiv och erfarenheter för att möta gemensamma utmaningar, påskynda inlärningscykler och underlätta överföring av kunskap och färdigheter. Industrikonsortier som PACT och det amerikanska konsortiet Advanced Perovskite Manufacturing (MAP) tillåter företag att kombinera och dela bästa praxis inom denna bransch.
Det sista stora tekniska hindret för kommersialisering är att uppnå hög produktionsproduktivitet med snäva fördelningar i moduleffektivitet. Hinder för processkontroll och produktionseffektivitet underskattas ofta, och perovskit-solpaneler har ännu inte visat någon omfattande processflexibilitet i laboratoriet. Effektiva sedimenteringsprocesser kommer att behöva motstå små förändringar i faktorer som sedimentverktygsförhållanden, sedimentationsmiljö och komplexa sammansättningar.
Genom att betona processkontroll i perovskit-projekt i sin portfölj, finansierar SETO utvecklingen av processer som kan vara lättare att kontrollera när de utökas, samtidigt som man säkerställer att förändringar i prestanda eller effektivitet är statistiskt signifikanta och processrobusta.
Förmågan hos Perovskite PV-tekniker att tillhandahålla finansiering till investerare till låga räntor kan vara viktigare än de tekniska svårigheterna för kommersialiseringen av Perovskite PV.
Finansiering kommer att behövas för storskaliga produktionslinjer och utbyggnadsprojekt. Bankkapacitet är direkt relaterad till finansiärers förtroende att (1) tekniska problem är lösta, (2) de finansierade tillgångarna kommer att fungera tillräckligt länge för att ge önskad avkastning på investeringen, och (3) ansvars- och garantikrav för produktfel. är låg. Att säkerställa att banken följer hållbarhets- och hållbarhetsstandarder är en prioritet för SETO.
Framtida möjlighet
Dessa utmaningar som Perovskite-tekniken står inför skapar osäkerhet om huruvida den kommer att kunna distribueras i gigabyteskala och när den kommer att vara tillgänglig. Samtidigt finns det många olika program som kan stödja högre dollarkostnader per watt och hållbarhetsfrågor, inklusive transport, integrerad solcellsinstallation, militära operationer, flyg och Internet of Things. Expansionen av Perovskit-industrin kommer att kräva betydande kapital, vilket kommer efter att investerare och finansiärer är säkra på lönsamheten för Perovskit-producenter och den långsiktiga hållbarheten för Perovskit-modulteknologier.
Den hållbara utvecklingen av Perovskit-industrin är beroende av att man undviker dessa fallgropar och kräver en tålmodig och noggrann investering som står i proportion till timingen och omfattningen av framsteg som krävs för att tillämpa denna teknik på produkter.
SETO har stöttat ett brett utbud av perovskite-startups i olika utvecklingsstadier genom olika program, eftersom SETO kan stödja hållbara investeringar i perovskite PV-utrymme genom att tillhandahålla olönsamt kapital till lovande kommersiella enheter i tidiga skeden. Startups som ligger närmare produktutveckling och pilotproduktion uppmuntras att söka medel genom SETOs Inkubatorprogram.
Generellt sett är potentialen för perovskiter, såsom solteknik, stor. Den har potential att bli en högeffektiv, lågkostnadsmodulär teknologi för utbyggnaden av den kommersiella energisektorn, med överföringshastigheter och energiåtervinningstider överlägsna de flesta moderna PV-tekniker. SETO uppmanar medlemmar av perovskite-gemenskapen att öka storleken på enheten, visa lämplig motståndskraft utomhus och stärka processer för att dra nytta av perovskitepotentialen i solenergisektorn.
Detta innehåll är upphovsrättsskyddat och kan inte återanvändas. Om du vill samarbeta med oss och återanvända en del av vårt innehåll, vänligen kontakta [email protected]
