Inżynieria fotowoltaiczna perowskitów w 2025 roku: Jak materiały disruptywne i skalowalna produkcja redefiniują energię słoneczną. Odkryj przełomy, trajektorię rynku i co dalej dla najszybciej rozwijającego się sektora energii słonecznej.

• Podsumowanie: 2025 – Wzrok na rynek i kluczowe wnioski
• Przegląd technologii: Podstawy fotowoltaiki perowskitowej
• Krajobraz konkurencyjny: Wiodące firmy i alianse przemysłowe
• Innowacje w produkcji: Skalowanie do komercjalizacji
• Wydajność i efektywność: Ostatnie przełomy i standardy
• Analiza kosztów: Trendy cenowe i poziom kosztów energii (LCOE)
• Prognoza rynku 2025–2030: CAGR, wolumen i prognozy przychodów
• Zastosowania i sektory docelowe: Od dachów do skali użyteczności
• Krajobraz regulacji i certyfikacji: Standardy i zgodność
• Prognoza przyszłości: Wyzwania, możliwości i strategia
• Źródła i odniesienia

Podsumowanie: 2025 – Wzrok na rynek i kluczowe wnioski

Globalny sektor fotowoltaiki perowskitowej (PV) wkracza w kluczową fazę w 2025 roku, charakteryzującą się szybkim dojrzałością technologiczną, wczesną komercjalizacją oraz zwiększonymi inwestycjami zarówno ze strony ustabilizowanych producentów energii słonecznej, jak i innowacyjnych startupów. Ogniwa słoneczne perowskitowe (PSC), znane ze swojej wysokiej efektywności konwersji energii i potencjału niskokosztowej, skalowalnej produkcji, przechodzą teraz z przełomów laboratoryjnych do wdrożeń pilotażowych i początkowej komercjalizacji.

W 2025 roku kilku liderów branży i konsorcjów prowadzi ruch w kierunku gotowych do rynku modułów perowskitowych. Oxford PV, brytyjsko-niemiecka firma powstała z Uniwersytetu Oksfordzkiego, jest na czołowej pozycji, ogłaszając uruchomienie swojej pierwszej komercyjnej linii produkcyjnej dla ogniw słonecznych tandemowych typu perowskit na krzemie w Niemczech. Te ogniwa tandemowe wykazały certyfikowane efektywności przekraczające 28%, przewyższając konwencjonalne moduły wyłącznie na bazie krzemu i ustanawiając nowe standardy branżowe. Początkowe produkty Oxford PV są skierowane na rynki premium dla dachów i wytwarzania rozproszonego, a firma planuje zwiększyć moce produkcyjne i obniżyć koszty w ciągu najbliższych lat.

W międzyczasie Meyer Burger Technology AG, szwajcarski producent sprzętu fotowoltaicznego, współpracuje z instytutami badawczymi i startupami, aby zintegrować warstwy perowskitowe w swoich modułach krzemowych o wysokiej efektywności. Plan rozwoju Meyer Burgera obejmuje pilotową produkcję modułów tandemowych perowskit-skrzem, przy czym komercyjna dostępność jest przewidywana na 2026 rok. Wiedza fachowa firmy w zakresie produkcji i łańcucha dostaw umiejscawia ją jako kluczowego gracza w industrializacji fotowoltaiki perowskitowej.

W Azji firma TCL i jej spółka zależna TCL China Star Optoelectronics Technology inwestują w badania i rozwój perowskitów, wykorzystując swoje doświadczenie w technologiach wyświetlaczowych i cienkowarstwowych, aby zbadać produkcję modułów perowskitowych na dużą skalę. Podobnie, Hanwha Solutions (rodzic Q CELLS) posuwa się do przodu z badaniami nad perowskitami, dążąc do integracji tych ogniw nowej generacji w swoim globalnym portfelio słonecznym.

Kluczowe wnioski na 2025 rok obejmują:

• Pierwsze komercyjne moduły tandemowe perowskit-skrzem wchodzą na rynek, z certyfikowanymi efektywnościami powyżej 28%.
• Główne firmy w Europie i Azji zwiększają produkcję w pilotażowych liniach i tworzą strategiczne partnerstwa w celu przyspieszenia industrializacji.
• Pojawiają się wyzwania w zakresie długoterminowej stabilności, produkcji na dużą skalę oraz rozwoju łańcucha dostaw, ale oczekiwany jest szybki postęp do 2027 roku.
• Fotowoltaika perowskitowa ma potencjał do zrewolucjonizowania zarówno rynku energii słonecznej dachów, jak i skali użyteczności, z możliwością znacznych redukcji kosztów i nowymi obszarami zastosowań (np. fotowoltaika zintegrowana z budynkiem, elastyczne moduły).

Perspektywy dla inżynierii fotowoltaiki perowskitowej w nadchodzących latach są obiecujące, a sektor zmierza w kierunku dostarczenia rozwiązań solarnych o wyższej wydajności i niższych kosztach, które mogą przekształcić globalny krajobraz energetyczny.

Przegląd technologii: Podstawy fotowoltaiki perowskitowej

Inżynieria fotowoltaiki perowskitowej jest na czołowej pozycji nowej generacji technologii słonecznych, wykorzystując unikalne właściwości materiałów o strukturze perowskitowej, aby osiągnąć wysoką efektywność konwersji energii (PCE) oraz wszechstronne architektury urządzeń. Perowskity, zazwyczaj hybrydowe organiczno-nieorganiczne związki ołowiu lub cyny halogenków, szybko awansowały od prototypów w laboratoriach do pilotowych linii produkcyjnych, przy czym certyfikowane efektywności ogniw pojedynczej złączy obecnie przekraczają 26% w 2025 roku. Ta wydajność dorównuje, a w niektórych przypadkach przewyższa tradycyjną fotowoltaikę krzemową, oferując jednocześnie potencjał niższych kosztów produkcji i elastycznych form.

Podstawową zaletą materiałów perowskitowych jest ich regulowany przerwa energetyczna, silna absorpcja światła oraz długie długości dyfuzji nośników, które umożliwiają efektywne zbieranie ładunku, nawet w cienkowarstwowych wersjach. Te właściwości ułatwiają produkcję lekkich, półprzezroczystych i elastycznych modułów słonecznych, rozszerzając zakres zastosowań poza konwencjonalne instalacje dachowe i obejmujące fotowoltaikę zintegrowaną z budynkami (BIPV), przenośne źródła zasilania, a nawet integrację z pojazdami.

W 2025 roku branża obserwuje przejście od badań w skali laboratoryjnej do produkcji w skali komercyjnej. Firmy takie jak Oxford Photovoltaics prowadzą komercjalizację ogniw słonecznych tandemowych perowskit-skrzem, które układają warstwę perowskitu na ogniwie krzemowym, aby przekroczyć granice efektywności urządzeń pojedynczej złącz. Oxford PV zgłosił certyfikowane efektywności ogniw tandemowych powyżej 28%, a firma zwiększa produkcję w swoim zakładzie w Niemczech, planując początkowe dostawy modułów do zastosowań premium na dachach i skali użyteczności.

Inne znaczące firmy to Saule Technologies, która koncentruje się na elastycznych, drukowanych modułach perowskitowych dla zastosowań BIPV i IoT oraz Microquanta Semiconductor, chińska firma rozwijająca produkcję dużych modułów perowskitowych. Te firmy rozwiązują kluczowe wyzwania inżynieryjne, takie jak długoterminowa stabilność operacyjna, ekranujące, aby zapobiec wnikaniu wilgoci, oraz skalowalne techniki nakładania, takie jak pokrywanie dyszą szczelinową i drukowanie atramentowe.

Organizacje branżowe, takie jak Międzynarodowa Agencja Energetyczna Programu Systemów Fotowoltaicznych (IEA PVPS) oraz National Renewable Energy Laboratory, aktywnie śledzą postęp technologii perowskitowych, a plany zakładają komercyjne żywotności modułów przekraczające 20 lat oraz koszty znormalizowanej energii elektrycznej (LCOE) konkurencyjne w porównaniu do istniejącej fotowoltaiki krzemowej do końca lat 2020. W miarę dojrzewania inżynierii perowskitowej kontynuowane badania koncentrują się na alternatywach wolnych od ołowiu, poprawie ekranującej oraz integracji z istniejącą infrastrukturą produkcyjną, przygotowując grunt pod szybkie przyjęcie rynkowe w nadchodzących latach.

Krajobraz konkurencyjny: Wiodące firmy i alianse przemysłowe

Krajobraz konkurencyjny inżynierii fotowoltaiki perowskitowej w 2025 roku charakteryzuje się dynamiczną mieszanką ustabilizowanych producentów energii słonecznej, innowacyjnych startupów i strategicznych alianse branżowych. W miarę zbliżania się ogniw słonecznych perowskitowych (PSC) do komercyjnej wykonalności, wiele firm rywalizuje o zwiększenie produkcji, poprawę stabilności urządzeń i zabezpieczenie udziału w rynku w tradycyjnych oraz nowo pojawiających się zastosowaniach fotowoltaicznych.

Wśród najbardziej wyróżniających się graczy Oxford PV wyróżnia się jako pionier technologii tandemowej perowskit-skrzem. Firma z siedzibą w Wielkiej Brytanii i Niemczech jest na czołowej pozycji w skali produkcji ogniw tandemowych perowskitowych, działającą linie pilotażowe w Brandenburgii, które mają na celu produkcję modułów komercyjnych. Technologia Oxford PV osiągnęła certyfikowane efektywności przekraczające 28%, a firma aktywnie współpracuje z ustabilizowanymi producentami modułów krzemowych w celu integracji warstw perowskitowych w istniejące linie produkcyjne.

Innym kluczowym konkurentem jest Meyer Burger Technology AG, szwajcarska firma z solidnym dziedzictwem w produkcji sprzętu fotowoltaicznego. Meyer Burger ogłosił partnerstwa i inwestycje mające na celu integrację technologii perowskitowej w swoim planie produktowym, wykorzystując swoje doświadczenie w produkcji ogniw heterojunction i tandemowych. Strategiczne zamfocus Meyer Burgera obejmuje zarówno badania i rozwój wewnętrzny, jak i współpracę z innowatorami perowskitów w celu przyspieszenia komercjalizacji.

W Azji TCL i jej spółka zależna TCL CSOT weszli na rynek perowskitów, wykorzystując swoje możliwości produkcji na dużą skalę i wiedzę z zakresu nauki o materiałach. Inwestycje TCL w badania i rozwój perowskitów wskazują na rosnące zainteresowanie dużych producentów elektroniki i wyświetlaczy technologiami energii słonecznej nowej generacji, szczególnie w zakresie fotowoltaiki zintegrowanej z budynkami (BIPV) i elastycznych paneli słonecznych.

Aliansy przemysłowe również kształtują krajobraz konkurencyjny. Stowarzyszenie SolarPower Europe utworzyło grupy robocze poświęcone komercjalizacji perowskitów, wspierając współpracę między instytutami badawczymi, producentami i decydentami policyjnymi. Podobnie, Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej ISE w Niemczech koordynuje projekty wielopartnerowe mające na celu rozwiązywanie wyzwań związanych ze stabilnością perowskitów, skalowalnością oraz oceną cyklu życia.

Patrząc w przyszłość, w najbliższych latach spodziewane są wzmożone działania konkurencyjne w miarę przejścia linii pilotażowych do masowej produkcji i w miarę jak sojusze między dostawcami materiałów, producentami sprzętu i producentami modułów zacieśnią się. Wejście dużych firm z branży elektroniki i energii prawdopodobnie przyspieszy przyjęcie fotowoltaiki perowskitowej, podczas gdy dalsza współpraca w ramach organów branżowych i konsorcjów badawczych będzie kluczowa w pokonywaniu technicznych i regulacyjnych przeszkód.

Innowacje w produkcji: Skalowanie do komercjalizacji

Przejście technologii fotowoltaiki perowskitowej (PV) z przełomów w skali laboratoryjnej do produkcji w skali komercyjnej przyspiesza w 2025 roku, napędzane połączeniem innowacji materiałowych, inżynierii procesowej oraz strategicznych inwestycji. Ogniwa słoneczne perowskitowe (PSC) wykazały niezwykłe efektywności laboratoryjne – przekraczające 25% w konfiguracjach z pojedynczym złączem i ponad 30% w konfiguracjach tandemowych – co wzbudziło globalny wyścig o skalowanie produkcji przy jednoczesnym utrzymaniu wydajności i stabilności.

Kluczowym kamieniem milowym w 2025 roku jest uruchomienie kilku linii produkcyjnych pilotażowych i przedsprzedażowych przez wiodące firmy branżowe. Oxford PV, brytyjsko-niemiecka firma, jest na czołowej pozycji, zajmując się uruchomieniem zakładu produkcyjnego w Brandenburgii, Niemcy, poświęconego ogniwom słonecznym tandemowym typu perowskit na krzemie. Ich linia zaplanowana jest z początkową roczną zdolnością produkcyjną wynoszącą 100 MW, z planami szybkiej ekspansji. Podejście Oxford PV wykorzystuje istniejącą infrastrukturę ogniw krzemowych, integrując warstwę perowskitu przy użyciu skalowalnych technik nakładania, takich jak pokrywanie dyszą szczelinową i osadzanie pary, które są zgodne z procesami wysokowydajnymi rolkowymi.

W Azji, Microquanta Semiconductor w Chinach również poczynił znaczne postępy, prowadząc linie pilotażowe i dążąc do produkcji na poziomie gigawata w ciągu najbliższych kilku lat. Koncentrują się na w pełni nieorganicznym perowskitowych modułach, które oferują poprawioną stabilność termiczną – kluczowy czynnik dla komercyjnego wdrożenia. Moduły Microquanta już osiągnęły certyfikowane efektywności powyżej 17% na poziomie modułu, a firma aktywnie współpracuje z producentami szkła w celu integracji warstw perowskitowych w fotowoltaice zintegrowanej z budynkami (BIPV).

Innowacje w produkcji nie ograniczają się do architektury ogniw. Firmy takie jak Hanwha Solutions inwestują w hybrydowe technologie tandemowe spośród perowskitów i krzemu, wykorzystując swoje doświadczenie w dużej produkcji krzemowej PV, aby przyspieszyć przyjęcie perowskitów. Wysiłki badawczo-rozwojowe Hanwha koncentrują się na automatyzacji nakładania i ekranujące warstwy perowskitowej, aby zapewnić długoterminową trwałość i zminimalizować koszty produkcji.

Patrząc w przyszłość, w najbliższych latach nastąpi dalsze zwiększenie produkcji PV perowskitów, przy kilku firmach dążących do dostosowania zakładów o mocy gigawata do 2027 roku. Branża podejmuje również wyzwania, takie jak zarządzanie ołowiem, stabilność modułów oraz integracja łańcucha dostaw. W miarę zbliżania się modułów PV perowskitowych do komercyjnej wykonalności, oczekuje się, że partnerstwa między dostawcami materiałów, producentami sprzętu i firmami energetycznymi będą się intensyfikować, torując drogę do znaczącej roli technologii perowskitowych na globalnym rynku energii słonecznej.

Wydajność i efektywność: Ostatnie przełomy i standardy

Obszar inżynierii fotowoltaiki perowskitowej odnotował niezwykły postęp w zakresie wydajności i efektywności, szczególnie gdy technologia zbliża się do gotowości komercyjnej w 2025 roku. Laboratoria fotowoltaiki perowskitowej (PSC) osiągnęły certyfikowane efektywności konwersji energii (PCEs) przekraczające 26%, dorównując i w niektórych przypadkach przewyższając tradycyjne ogniwa krzemowe. Ten szybki postęp przypisuje się postępom w inżynierii kompozycji perowskitów, optymalizacji interfejsów i architektury ogniw tandemowych.

Znaczącym osiągnięciem było opracowanie ogniw tandemowych perowskit-skrzem, które łączą wysoki współczynnik absorpcji perowskitów z udowodnioną stabilnością krzemu. W 2023 roku kilka grup badawczych i firm zgłosiło efektywności ogniw tandemowych powyżej 30%. Na przykład Oxford PV, wiodący producent z siedzibą w Wielkiej Brytanii, ogłosił certyfikowaną efektywność 28,6% dla swoich modułów tandemowych w rozmiarze komercyjnym, z liniami produkcyjnymi pilotażowymi w ruchu i planami rozwoju w 2025 roku. Plan rozwoju firmy ma na celu osiągnięcie efektywności modułów powyżej 30% w ciągu najbliższych kilku lat, wykorzystując własne formuły perowskitowe oraz zaawansowane procesy produkcyjne.

Inny kluczowy gracz, Meyer Burger Technology AG, nawiązał strategiczne partnerstwa w celu integracji warstw perowskitowych w swoich modułach krzemowych heterojunction, dążąc do komercjalizacji produktów tandemowych z efektywnością w zakresie 27–30%. Oczekuje się, że linie pilotażowe firmy będą przechodzić do masowej produkcji do 2026 roku, z naciskiem na zastosowania zarówno na dachach, jak i w skali użyteczności.

W Azji, Toshiba Corporation i Panasonic Corporation również wykazały perowskitowe mini-moduły z efektywnościami powyżej 20% i inwestują w zwiększenie technik produkcji, takich jak drukowanie w technologii roll-to-roll oraz dużoskalowe pokrywanie. Te starania mają na celu obniżenie kosztów produkcji oraz poprawę jednolitości na dużych podłożach, co jest krytycznym krokiem dla wdrożenia komercyjnego.

Stabilność i trwałość pozostają centralnymi wyzwaniami, ale ostatnie przełomy w ekranowaniu i inżynierii interfejsów wydłużyły czas operacyjny PSC do ponad 2000 godzin w testach przyspieszonych. Konsorcja branżowe, takie jak National Renewable Energy Laboratory (NREL), aktywnie benchmarkują wydajność modułów perowskitowych i opracowują ustandaryzowane protokoły testowe, aby zapewnić niezawodność.

Patrząc w przyszłość, perspektywy dla fotowoltaiki perowskitowej w 2025 roku i później są niezwykle obiecujące. Z wieloma firmami zwiększającymi produkcję pilotażową i dążącymi do efektywności modułów powyżej 30%, technologia perowskitowa ma potencjał zrewolucjonizować rynek energii słonecznej, oferując wyższą wydajność i potencjalnie niższe koszty niż istniejące technologie. Kontynuacja współpracy między przemysłem a instytucjami badawczymi będzie kluczowa dla przezwyciężania pozostałych barier i osiągnięcia powszechnej komercyjnej adopcji.

Analiza kosztów: Trendy cenowe i poziom kosztów energii (LCOE)

Krajobraz kosztów dla technologii fotowoltaiki perowskitowej (PV) szybko się rozwija, ponieważ sektor przechodzi od przełomów w skali laboratoryjnej do produkcji w skali komercyjnej. W 2025 roku trendy cenowe i poziom kosztów energii (LCOE) dla ogniw słonecznych perowskitowych kształtowane są przez postępy w materiałach, procesach produkcyjnych i pojawienie się graczy przemysłowych zwiększających produkcję.

Moduły PV perowskitowe wykazały potencjał znacznie niższych kosztów produkcji w porównaniu do konwencjonalnych modułów na bazie krzemu. Wynika to głównie z niskotemperaturowego przetwarzania rozwiązań oraz wykorzystania obfitych surowców. W 2025 roku kilka firm przechodzi na produkcję na skali gigawata, co ma doprowadzić do dalszego obniżenia cen modułów. Na przykład Oxford PV, lider w technologii tandemowej perowskit-skrzem, ogłosił zwiększenie wydajności swojego zakładu w Niemczech, dążąc do produkcji komercyjnych modułów z efektywnościami przekraczającymi 25%. Podobnie, Meyer Burger Technology AG inwestuje w rozwój ogniw tandemowych perowskitowych, dążąc do ich integracji w istniejące europejskie linie produkcyjne.

Obecne szacunki sugerują, że koszty produkcji modułów perowskitowych mogą spaść poniżej 0,20 USD/Watt, podczas gdy koszty produkcji wysokiej efektywności modułów na bazie krzemu wynoszą od 0,25 do 0,30 USD/Watt. LCOE systemów bazujących na perowskitach prognozuje się na poziomie 20–30 USD/MWh w optymalnych warunkach, co rywalizuje z lub przewyższa najtańsze instalacje fotowoltaiczne na bazie krzemu. To zależy od osiągnięcia długoterminowej stabilności operacyjnej i wysokich wydajności modułowych, co jest aktualnym obszarem badań i przemysłowej koncentracji.

Zaletę kosztową dodatkowo wzmacnia w konfiguracjach tandemowych, gdzie warstwy perowskitowe są łączone z krzemem, aby zwiększyć ogólną efektywność. Firmy takie jak Oxford PV i Meyer Burger Technology AG są na czołowej pozycji w tym podejściu, a projekty pilotażowe i wczesne wdrożenia komercyjne oczekiwane są dostarczyć dane LCOE w rzeczywistych warunkach do 2025–2026 roku. Dodatkowo, First Solar, Inc., głównie skupione na cienkowarstwowym tellurku kadmu, monitoruje rozwój perowskitów i może wpływać na dynamikę rynku poprzez potencjalną integrację technologii lub partnerstwa.

Patrząc w przyszłość, najbliższe lata będą kluczowe dla potwierdzenia trwałości i bankowości perowskitowych PV na dużą skalę. Jeśli obecne trendy w zakresie wzrostu efektywności i redukcji kosztów będą się utrzymywać, fotowoltaika perowskitowa może odegrać kluczową rolę w obniżaniu globalnych kosztów energii słonecznej, przyspieszając przejście na energię odnawialną.

Prognoza rynku 2025–2030: CAGR, wolumen i prognozy przychodów

Sektor fotowoltaiki perowskitowej (PV) jest gotowy do znacznej ekspansji w latach 2025-2030, napędzanej szybkim postępem w stabilności materiałów, skalowalnej produkcji i integracją w komercyjnych modułach słonecznych. Na rok 2025 technologia ogniw słonecznych perowskitowych (PSC) przechodzi z produkcji pilotażowej do wczesnej komercyjnej wdrożenia, a kilku liderów branży i konsorcjów ogłasza plany dla linii produkcyjnych na skalę gigawata.

Kluczowi gracze tacy jak Oxford PV i Meyer Burger Technology AG są na czołowej pozycji, przy czym Oxford PV dąży do komercjalizacji modułów tandemowych perowskit-skrzem, które obiecują efektywności przekraczające 28%. Zakład Oxford PV w Brandenburgii w Niemczech ma zwiększyć produkcję w 2025 roku, dążąc do początkowej rocznej zdolności produkcyjnej wynoszącej 100 MW, z planami dalszej skali, gdy popyt rynkowy się ustabilizuje. Meyer Burger, znany z ekspertyzy w technologiach ogniw heterojunction i zaawansowanych, również ogłosił inwestycje w badania i rozwój perowskitów oraz linie pilotażowe, co sygnalizuje szersze zmiany w branży w kierunku hybrydowych architektur.

Prognozy wolumenu dla modułów PV perowskitowych są dynamiczne, ale konsensus branżowy sugeruje, że globalna roczna produkcja może osiągnąć 1–2 GW do 2026 roku, z wykładniczym wzrostem do 10 GW lub więcej do 2030 roku, gdy wąskie gardła produkcyjne będą rozwiązywane, a bankowość poprawiona. Instytut Fraunhofera ds. Systemów Energii Słonecznej oraz National Renewable Energy Laboratory (NREL) obu zwrócili uwagę na szybkie tempo poprawy efektywności i potencjał fotowoltaiki perowskitowej, aby zdobyć znaczący udział w nowych instalacjach słonecznych, szczególnie na rynkach poszukujących wysokiej efektywności, lekkich i elastycznych modułów.

Prognozy przychodów dla sektora są równie silne. Zakładając średnie ceny modułów na poziomie 0,20–0,25 USD za watt dla wczesnych produktów komercyjnych, rynek PV perowskitowych może wygenerować 2–2,5 miliarda USD rocznych przychodów do 2030 roku, z projektowanymi rocznymi stopami wzrostu (CAGR) w zakresie 35–45% w drugiej połowie dekady. Ten wzrost opiera się na trwających inwestycjach ze strony ustabilizowanych producentów energii słonecznej, takich jak Hanwha Solutions i JinkoSolar, które ogłosiły inicjatywy badawczo-rozwojowe i partnerstwa skoncentrowane na integracji perowskitów.

Patrząc w przyszłość, perspektywy dla inżynierii fotowoltaiki perowskitowej są silnie pozytywne, z przewidywaniem, że w ciągu następnych pięciu lat technologia przekształci się z niszowych zastosowań na mainstream, wspiera przez ciągłe ulepszenia w trwałości, skali i konkurencyjności kosztowej.

Zastosowania i sektory docelowe: Od dachów do skali użyteczności

Inżynieria fotowoltaiki perowskitowej (PV) szybko przechodzi z innowacji w skali laboratoryjnej do wdrożenia w rzeczywistości, a rok 2025 wyznacza kluczową fazę dla zastosowań w różnych sektora end-use. Unikalne właściwości materiałów perowskitowych – takie jak wysoki współczynnik absorpcji, regulowane przerwy energetyczne i kompatybilność z elastycznymi podłożami – umożliwiają ich integrację w szeroki wachlarz rozwiązań energetyki słonecznej, od dachów mieszkalnych po duże instalacje w skali użyteczności.

W segmencie energii słonecznej dachowej fotowoltaika perowskitowa zyskuje popularność dzięki swojemu potencjałowi na lekkie, elastyczne moduły, które mogą być instalowane na powierzchniach nieodpowiednich dla tradycyjnych paneli krzemowych. Firmy takie jak Oxford PV są na czołowej pozycji, opracowując ogniwa tandemowe perowskit na krzemie, które osiągnęły certyfikowane efektywności przekraczające 28%. Oczekuje się, że te moduły wejdą na rynki komercyjnych dachów w 2025 roku, oferując wyższe wydajności energetyczne w tym samym rozmiarze co konwencjonalne panele. Lekka natura modułów perowskitowych otwiera również możliwości dla fotowoltaiki zintegrowanej z budynkami (BIPV), gdzie ogniwa słoneczne są bezproblemowo wprowadzane w okna, elewacje i inne elementy architektoniczne.

W przypadku zastosowań komercyjnych i przemysłowych (C&I) adaptowalność fotowoltaiki perowskitowej jest szczególnie atrakcyjna. Zdolność do produkcji półprzezroczystych i kolorowych modułów pozwala na estetyczną integrację w budynkach komercyjnych, podczas gdy wysoka wydajność ogniw tandemowych może pomóc firmom maksymalizować wytwarzanie na miejscu. Saule Technologies jest przykładem firmy komercjalizującej elastyczne moduły perowskitowe dostosowane do zastosowań BIPV i IoT, z projektami pilotażowymi w Europie i Azji.

Wdrożenie na wielką skalę także znajduje się w zasięgu ręki. Skalowalność produkcji perowskitów – szczególnie poprzez procesy roll-to-roll – obiecuje obniżenie kosztów i przyspieszenie budowy dużych farm słonecznych. First Solar, globalny lider w fotowoltaice cienkowarstwowej, ogłosił współpracę badawczą w celu zbadania architektur tandemowych perowskitów na potrzeby przyszłej produkcji na skalę gigawata. W międzyczasie, Hanwha Solutions inwestuje w technologie tandemowe perowskit-skrzem, dążąc do wprowadzenia modułów o wysokiej wydajności na rynek użyteczności w ciągu najbliższych kilku lat.

Patrząc w przyszłość, nadchodzące lata będą kluczowe dla fotowoltaiki perowskitowej, ponieważ branża będzie zmagać się z wyzwaniami związanymi z długoterminową stabilnością, produkcją na dużą skalę i certyfikacją. Jednak z głównymi graczami zaawansowanymi w pilotowych liniach i próbach w terenie, a wprowadzeniem pierwszych produktów komercyjnych oczekiwanymi w 2025 roku, fotowoltaika perowskitowa jest gotowa, aby wpłynęła na każdy segment rynku energii słonecznej – od dachów mieszkalnych po wielomegawatowe projekty użyteczności.

Krajobraz regulacji i certyfikacji: Standardy i zgodność

Krajobraz regulacji i certyfikacji dla inżynierii fotowoltaiki perowskitowej (PV) szybko się rozwija, ponieważ technologia zbliża się do komercyjnej dojrzałości w 2025 roku. Historycznie, ogniwa słoneczne perowskitowe miały trudności z spełnieniem ustalonych międzynarodowych standardów dla modułów fotowoltaicznych, szczególnie w zakresie długoterminowej stabilności, bezpieczeństwa środowiskowego i niezawodności. Jednak wraz z przyspieszeniem produkcji w pilotażowych liniach i pierwszymi komercyjnie dostępnymi modułami wchodzącymi na rynek, ramy regulacyjne dostosowują się do rozwiązywania unikalnych cech urządzeń opartych na perowskitach.

Kluczowe międzynarodowe standardy dla modułów PV, takie jak IEC 61215 (kwalifikacja projektowa i zatwierdzenie typu) oraz IEC 61730 (kwalifikacja bezpieczeństwa), są dostosowywane, by uwzględnić specyfikę perowskitów. Standardy te, regulowane przez Międzynarodową Komisję Elektrotechniczną, są kluczowe dla wejścia na rynek, szczególnie w regionach takich jak Unia Europejska, Ameryka Północna i Azja Wschodnia. W 2024 i 2025 roku kilka konsorcjów branżowych i organów standaryzacyjnych zainicjowało grupy robocze, aby rozwiązać problemy związane z perowskitami, takie jak wrażliwość na wilgoć, zawartość ołowiu oraz przyspieszone starzenie pod wpływem promieniowania UV.

Wiodący producenci PV perowskitowych, w tym Oxford PV (Wielka Brytania/Niemcy), Saule Technologies (Polska) i Microquanta Semiconductor (Chiny), aktywnie uczestniczą w programach pre-certyfikacji i certyfikacji pilotażowej. Firmy te współpracują z organami certyfikacyjnymi, takimi jak TÜV Rheinland i UL, aby opracować solidne protokoły testowe, które odzwierciedlają unikalne ścieżki degradacji i wymagania ekranowania modułów perowskitowych. Na przykład Oxford PV ogłosił postęp w kierunku certyfikacji IEC dla swoich modułów tandemowych perowskit-skrzem, dążąc do pełnej zgodności do końca 2025 roku.

Regulacje dotyczące ochrony środowiska i zdrowia są również ważnym punktem, szczególnie w odniesieniu do użycia ołowiu w formułacjach perowskitowych. Dyrektywy REACH i RoHS Unii Europejskiej skłaniają producentów do opracowania strategii sekwestracji ołowiu oraz badania alternatyw wolnych od ołowiu. Grupy branżowe, takie jak SolarPower Europe, postulują zharmonizowane regulacje, które znajdą równowagę między innowacją a odpowiedzialnością środowiskową.

Patrząc w przyszłość, w nadchodzących latach należy spodziewać się sformalizowania perowskitowych schematów certyfikacji, a projekty pilotażowe w 2025 roku mają set precedensy dla globalnej adopcji. W miarę przechodzenia fotowoltaiki perowskitowej z demonstracji do masowej produkcji, zgodność z ewoluującymi standardami stanie się niezbędna dla bankowości, ubezpieczalności i powszechnego wdrożenia. Aktywne angażowanie się sektora z regulatorem i organami standaryzacyjnymi daje perspektywy fotowoltaice perowskitowej na płynniejszą drogę do komercjalizacji i integracji w głównych rynkach energii.

Prognoza przyszłości: Wyzwania, możliwości i strategia

Przyszłość inżynierii fotowoltaiki perowskitowej w 2025 roku i nadchodzących latach jest definiowana przez dynamiczne interakcje między wyzwaniami technicznymi, możliwościami komercyjnymi oraz strategicznymi inicjatywami mającymi na celu rozszerzenie tej obiecującej technologii. W miarę zbliżania się ogniw słonecznych perowskitowych (PSC) do komercyjnej wykonalności, sektor obserwuje znaczące inwestycje i partnerstwa wśród wiodących producentów, dostawców materiałów i instytucji badawczych.

Głównym wyzwaniem pozostaje długoterminowa stabilność operacyjna modułów perowskitowych w rzeczywistych warunkach. Chociaż efektywności laboratoryjne dla nieduży ogniw perowskitowych przekroczyły 25%, a ogniwa tandemowe perowskit-skrzem przeszły 30%, utrzymanie tych poziomów wydajności przez 20-25 lat jest nadal przedmiotem aktywnych badań. Firmy takie jak Oxford PV — pionier technologii tandemowej perowskit-skrzem — dążą do ustalenia żywotności komercyjnych modułów, które spełnią lub przekroczą obecne standardy branżowe, z liniami produkcyjnymi w Europie. Podobnie, Meyer Burger Technology AG współpracuje z innowatorami perowskitowymi w celu integracji tych materiałów w swoich zaawansowanych procesach produkcji modułów.

Innym kluczowym wyzwaniem jest skalowalność technik osadzania perowskitów. Przejście z laboratoryjnego nanoszenia spinowego do przemysłowego nanoszenia roll-to-roll lub pokrywania dyszą szczelinową jest istotne dla opłacalnej produkcji masowej. First Solar, światowy lider w fotowoltaice cienkowarstwowej, ogłosił współprace badawcze w celu zbadania integracji perowskitów z ich ustalonymi platformami produkcyjnymi, mając na celu wykorzystanie istniejącej infrastruktury do szybkiego zwiększenia produkcji.

Jeśli chodzi o możliwości, fotowoltaika perowskitowa oferuje unikalne zalety, takie jak lekkie, elastyczne formy i regulowane przerwy energetyczne, co umożliwia zastosowania w fotowoltaice zintegrowanej z budynkami (BIPV), przenośnych źródłach zasilania oraz modułach tandemowych. Hanwha Solutions oraz JinkoSolar to główni producenci modułów inwestujących w badania i rozwój perowskitów, z projektami pilotażowymi skierowanymi zarówno na rynek użyteczności, jak i specjalistyczny.

Strategicznie, plan dla komercjalizacji fotowoltaiki perowskitowej obejmuje rygorystyczne testy terenowe, certyfikacje zgodności z międzynarodowymi standardami oraz rozwój zrównoważonych łańcuchów dostaw dla krytycznych materiałów. Konsorcja branżowe i partnerstwa publiczno-prywatne, takie jak te koordynowane przez Międzynarodową Agencję Energetyczną (IEA) TPVS Task Groups, ułatwiają wymianę wiedzy i harmonizują najlepsze praktyki na całym świecie.

Spoglądając w przyszłość, nadchodzące lata prawdopodobnie przyniosą pierwsze komercyjne moduły tandemowe perowskit-skrzem na rynki niszowe, a ich szersze przyjęcie będzie uzależnione od dalszych ulepszeń w trwałości, bezpieczeństwa środowiska (zwłaszcza w zarządzaniu ołowiem) i konkurencyjności kosztowej. Kierunek sektora zostanie ukształtowany przez kontynuowane innowacje, strategiczne sojusze oraz elastyczne regulacje, co umiejscowi fotowoltaikę perowskitową jako siłę przekształcającą w globalnej transformacji energii.

Źródła i odniesienia

• Oxford PV
• Meyer Burger Technology AG
• TCL China Star Optoelectronics Technology
• Saule Technologies
• Microquanta Semiconductor
• National Renewable Energy Laboratory
• Fraunhofer Institute for Solar Energy Systems ISE
• Toshiba Corporation
• First Solar, Inc.
• JinkoSolar
• International Energy Agency