Извор: нсенергибусинесс.цом
Окфорд ПВ постаће прва компанија која ће следеће године продати соларне ћелије на бази перовскит-силикона стамбеном тржишту кровова.
Окфорд ПВ користи концепт „тандема“ у коме се танки филм перовскита наноси на конвенционалну силиконску примарну ћелију (Заслуга: Окфорд ПВ)
Окфорд ПВ, који себе описује као „компанију перовските“, планира да буде кључни играч у ономе што види као потпуно електричну будућност на соларни погон. Јамес Варлеи, писац за магазин Модерн Повер Системс, баца поглед на то како компанија жели да постигне тај циљ.
Следеће године, ако све буде ишло по плану, Окфорд ПВ ће постати прва компанија која ће продати соларне ћелије на бази перовскита-силикона стамбеном тржишту кровова. Они ће имати потенцијалну ефикасност која ће променити игру, око 20% већу од тренутне постојеће технологије, само силицијумске ћелије.
Окфорд ПВ користи концепт „тандема“ у коме се танки филм перовскита наноси на конвенционалну силицијумску примарну (или доњу) ћелију (дебљина перовскита је око 1/200 дебљине силицијума).
Овај тандемски приступ побољшава способност хватања одређених делова сунчевог спектра, посебно на високоенергетском плавом крају, што значи да тандемска ћелија перовскит-на-силицијуму има теоретску границу ефикасности од 43% према 29% само за силицијум ћелије.
У пракси, просечна ефикасност до сада инсталираних силиконских ПВ креће се у распону од 15-20%, док се процењује да је максимум „стварног света“ за силицијум око 26%.
Очекује се да ће рано комерцијално произведене тандемске ћелије Окфорд ПВ постићи ефикасност од око 27% у почетку, али компанија предвиђа стална побољшања како се технологија развија у наредним годинама. „Имамо јасан путоказ како бисмо ову технологију прешли преко 30%“, каже извршни директор Франк Авердунг.
Др Цхрис Цасе, технички директор у Окфорд ПВ, примећује да је од 2014. године, када је компанија одлучила да се фокусира искључиво на тандем перовските-Си, повећала ефикасност своје соларне ћелије у просеку за отприлике један процентни поен годишње и има пут и теоријске основе за даљи развој ове технологије све до високих 30-их.
Истраживачка ћелија која користи Окфорд ПВ технологију већ је постигла 29,52% (што је потврдила Америчка национална лабораторија за обновљиве изворе енергије), светски рекорд у тандемским ћелијама перовските-Си и такође бољи од било које истраживачке ћелије са једним спојем (за коју садашњи рекорд, 29,2%, држи ћелија која користи ГаАс).
Перовскит је први пут откривен у свом природном минералном облику (ЦаТиО3) 1839. године (случајно исте године када је први пут примећен фотонапонски ефекат, истиче Цхрис Цасе). Али тек у последњих десетак година огроман потенцијал синтетичких перовскита као материјала за соларне ћелије је у потпуности препознат.
Професор Хенри Снаитх, који је 2010. основао Окфорд ПВ за комерцијализацију соларне технологије пренесене из његове лабораторије на Универзитету у Окфорду (и главни је научни директор компаније), одиграо је кључну улогу у томе, посебно путем рада објављеног у Сциенце 2012. године, описујући одрживу технологију соларних ћелија у чврстом стању која користи металхалогенидни перовскит.
Напредак током последњих 10 година био је изузетно брз и перовскити привлаче све веће интересовање за соларно поље.
Као и сви материјали који се користе у примени соларних ћелија, и перовскити - за које је генеричка хемијска формула АБКС3, где су А и Б катиони, а Кс анион - су полупроводници.
„Перовскитес ће бити свеприсутан у фотоници и електроници током следећих 50-100 година“, верује Цхрис Цасе. „То је тај запањујући материјал.“
Са становишта науке о материјалима, „постоји јединственост, зато је тако добра“, додаје он. „Сваки од атома је оријентисан као скуп октаедра који су наслагани један на други и увијени. Тај преокрет омогућава „аномалну“ високу дифузију фототока, и то је прилично јединствено за ову структуру, а људи искоришћавају ово својство ... Ове ствари су сјајне, невероватно су трансформишуће. “
Такође, материјала који се користе за синтетичке перовските има у изобиљу, а количина која се користи по јединици излаза ћелија је врло мала. „Дакле, са становишта ресурса, технологија је способна да се повећа на много нивоа ТВ“, каже Цасе.
Поред демонстрирања ефикасности записа, ћелије и модули који користе Окфорд ПВ технологију такође су „прошли екстерно измерене тестове поузданости индустријских стандарда од Међународне електротехничке комисије“, додаје он.
Пут до тржишта
„Научници су обавили свој посао“, каже Франк Авердунг. „Идентификовали су материјал. Они су направили структуру. Они су радили на томе да га учине стабилним и бавили су се забринутостима око трајности и животног века. Питање на које сада морамо смислити одговор је: како га комерцијализовати? “
Изазов је онај с којим се готово сваки старт-уп суочава са нечим новим, каже он. „Имате успостављено тржиште. Успоставили сте тржишне играче. Имате нешто значајно боље. Али како натерати људе да то прихвате? Како то остварити? “
Како истиче, етаблирани играчи су компаније од више милијарди долара и уложиле су милијарде у производну инфраструктуру. „Да ли су стварно заинтересовани да то све укину и ураде нешто ново?“ пита Авердунг.
Добра вест је да таксемска технологија Окфорд ПВ, са силицијумом као примарном ћелијом, не захтева изостављање постојеће производне технологије и „не ремети индустрију“, а то је главна предност.
„Када ставимо танкопластичну перовскитну ћелију на силицијумску„ примарну “ћелију, она и даље има исти фактор облика и још увек изгледа као конвенционална Си ћелија, али излазни напон је већи“, каже Авердунг. „Можете користити исте алате и уметнути их у исте модуле. Величина панела је иста. Све је исто. Али добијате знатно више напајања. “
Што се тиче изгледа, крајњи корисник неће приметити неку већу разлику, осим што ће "изгледати мало лепше", додаје он.
2015. године, Окфорд ПВ показао је да је тандемска ћелија изводљива, али да треба да је „доведе до потребног фактора облика“, објашњава он, па је била потребна пилот линија за производњу или „фабрика која се користи“.
Управо таква фабрика пронађена је у Бранденбургу на Хавелу у Немачкој и стечена 2016. године. „Била је превелика за нас у то време, али је савршено одговарала нашој пилот линији танког филма“, која је била покренута и радила 2017. године. “, Каже Авердунг.
„Улога пилот линије била је, и још увек је, у основи оптимизација производа, узимајући све резултате из Окфордове лабораторије, скалирајући их у виду облика и проводећи стандардна испитивања како би се верификовало да ћелије постижу потребне поузданост и дугорочну стабилност и задовољавање потреба индустрије “.
Неколико година је Окфорд ПВ сарађивао са заједничким развојним партнером, врло великом компанијом која се бави фотонапонским системима, „у основи нам говорећи шта би индустрија желела“, каже Авердунг.
Али у 2018. години додаје да се „све то променило“, а компанија је одлучила да би „најбољи и најбржи пут до комерцијализације технологије био да то урадимо сами, омогућавајући нам да све параметре технологије држимо под својом контролом, тако да смо могао бити сигуран да је производ када је изашао на тржиште савршено одговарао захтевима купаца “.
То је захтевало да фирма пронађе инвеститоре који ће у њу уложити новац, омогућавајући јој да покрене производну операцију. „Имали смо среће“, каже Авердунг, јер је пронађен низ подржавајућих инвеститора. Међу главне акционаре компаније сада спадају Екуинор, Легал [ГГ] амп; Генерал Цапитал, Голдвинд и Меиер-Бургер.
Новац који су инвеститори уложили у компанију омогућио је надоградњу претходно стечене фабрике Бранденбург и, поред пилот линије која је већ тамо, у другом делу погона успоставити пуну производну линију тандемских ћелија.
Ово ће бити прва светска производна линија за тандемске соларне ћелије перовскит-на-силицијуму и очекује се да ће постићи почетни циљни капацитет од 100 мегавата (МВ) око К2 следеће године.
Ћелије се продају произвођачима модула (аранжмани су већ успостављени), а почетно циљно тржиште је „премиум“ стамбени кровни сектор. У овом сегменту тржишта простор је критично ограничење, а повећана густина снаге коју пружа тандемска ћелија Окфорд ПВ је посебно атрактивна.
Са много више електричне енергије произведене током трајања инсталације, постоји спремност да се плати значајна премија за високоефикасне модуле, сматра Окфорд ПВ.
Авердунг истиче да трошкови ћелија чине релативно мали удео у укупним трошковима стамбене кровне ПВ инсталације, тако да повећани трошкови ћелија имају само релативно мали ефекат на укупну економију у поређењу са предностима повећане производње.
Ка гигафактури
Производна линија од 100 МВ и тржиште кровних станова виде се само као почетак. Визија Окфорд ПВ-а је потпуно електрични свет са перовскитима као главном соларном технологијом. Надамо се да ће му најновији круг финансирања пружити „средства за планирање следећег корака, који је велика фабрика“, каже Авердунг.
Нада се да ће до краја 2024. године или негде око њега радити 2 гигавата (ГВ) производног капацитета, а затим ће додати око 2 ГВ годишње, достигавши више од 10 ГВ до краја деценије.
У почетку је циљно тржиште, као што је већ напоменуто, врхунски стамбени кров, али „ово ће се променити када уђемо у производњу ГВ, тада ћемо, поред тога, моћи да се позабавимо и малим комерцијалним крововима“, каже Авердунг , и „чим пређемо на 5ГВ и више, обим комуналних услуга је надохват руке“.
На комуналном нивоу, „све је у вези са ЛЦОЕ“, примећује он, „под претпоставком да је трошак вашег земљишта управљив“, а са производним капацитетом од 5 ГВ „наш ЛЦОЕ ће бити конкурентнији од било ког другог, али то ће потрајати неколико година, наравно “.
На крају „намеравамо да постанемо један од главних играча у фотонапонским системима“, каже Авердунг. А овладавање оним што Цхрис Цасе назива „магијом“ перовскита могло би се показати кључним за постизање те амбиције.
