Šaltinis: nsenergybusiness.com
„Oxford PV“ taps pirmąja įmone, kuri kitais metais parduos perovskito ir silicio pagrindo saulės baterijas gyvenamųjų namų stogo rinkai.
„Oxford PV“ naudoja „tandemo“ koncepciją, kai plona perovskito plėvelė uždedama ant įprasto silicio pirminio elemento (Kreditas: Oxford PV)
„Oxford PV“, kuris save apibūdina kaip „perovskitų kompaniją“, planuoja tapti pagrindiniu žaidėju, matydamas, kaip saulės energija varomą elektrinę ateitį. Jamesas Varley, „Modern Power Systems“ žurnalo rašytojas, apžvelgia, kaip Bendrovė siekia šio tikslo.
Kitais metais, jei viskas bus suplanuota, „Oxford PV“ taps pirmąja įmone, perduodančia perovskito ir silicio pagrindo saulės elementus gyvenamųjų namų stogo rinkai. Jie turės potencialiai žaidimą keičiantį efektyvumą, maždaug 20% didesnį nei dabartinės esamos technologijos, tik silicio elementai.
„Oxford PV“ naudoja „tandemo“ koncepciją, kai plona perovskito plėvelė uždedama ant įprasto silicio pirminio (arba apatinio) elemento (perovskito storis yra maždaug 1/200-osios silicio dalies).
Šis tandeminis metodas pagerina galimybę užfiksuoti konkrečias saulės spektro dalis, ypač esant didelei energijai, mėlynai, tai reiškia, kad perovskito ant silicio tandemo elemento teorinė efektyvumo riba yra 43%, palyginti su 29% tik silicio ląstelių.
Praktiškai vidutinis iki šiol sumontuoto gyvenamojo silicio fotoaparato efektyvumas yra 15–20%, tuo tarpu manoma, kad „tikrojo pasaulio“ silicio maksimumas yra apie 26%.
Tikimasi, kad ankstyvos komerciškai gaminamos Oksfordo PV tandeminės ląstelės iš pradžių pasieks apie 27% efektyvumą, tačiau bendrovė tikisi nuolatinio tobulėjimo, kai ateinančiais metais vystysis technologija. „Mes turime aiškų planą, kaip perkelti šią technologiją daugiau nei 30 proc.“, - sako generalinis direktorius Frankas Averdungas.
Dr Chrisas Case, Oksfordo PV direktorius, pažymi, kad nuo 2014 m., Kai bendrovė nusprendė sutelkti dėmesį tik į perovskite-Si tandemą, ji padidino savo saulės elementų efektyvumą vidutiniškai maždaug vienu procentiniu punktu per metus ir turi kelią ir teoriniai pagrindai toliau plėtoti šią technologiją iki pat 30-ųjų.
Tyrimų ląstelė, kurioje naudojama Oksfordo PV technologija, jau pasiekė 29,52% (tai patvirtino JAV Nacionalinė atsinaujinančios energijos laboratorija), tai yra perovskito-Si tandeminių elementų pasaulio rekordas ir taip pat geresnis nei bet kurios vienos jungties tyrimo ląstelės (kurios dabartinis rekordas yra GaAs naudojanti ląstelė turi 29,2%).
Pirmą kartą perovskitas natūraliai pasitaikančioje mineralinėje formoje (CaTiO3) buvo atrastas 1839 m. (Sutapimas tais pačiais metais, kai pirmą kartą pastebėtas fotoelektros efektas, nurodo Chrisas Caseas). Tačiau tik per pastaruosius dešimt metų buvo visiškai pripažintas didžiulis sintetinių perovskitų, kaip saulės elementų medžiagos, potencialas.
Profesorius Henry Snaithas, kuris 2010 m. Įkūrė „Oxford PV“, siekdamas komercializuoti saulės technologijas, perkeltas iš savo laboratorijos Oksfordo universitete (ir yra bendrovės vyriausiasis mokslo pareigūnas), vaidino svarbų vaidmenį šioje srityje, ypač publikuodamas žurnale „Science“ 2012 m. aprašė perspektyvią kietojo kūno saulės elementų technologiją, naudojančią metalo halogenido perovskitą.
Per pastaruosius 10 metų pažanga buvo nepaprastai sparti, o perovskitai vis labiau domisi saulės lauku.
Kaip ir visos saulės elementų medžiagos, perovskitai, kurių bendra cheminė formulė yra ABX3, kur A ir B yra katijonai, o X yra anijonas, yra puslaidininkiai.
"Perovskitai ateinančius 50-100 metų bus visur fotonikos ir elektronikos srityse", - tikina Chrisas Case'as. - Tai nuostabi medžiaga.
Medžiagų mokslo požiūriu „yra unikalumas, todėl jis toks geras“, - priduria jis. „Kiekvienas iš atomų yra orientuotas kaip oktaedrų rinkinys, kurie yra sukrauti vienas ant kito ir susukti. Šis posūkis leidžia „anomaliai“ skleisti didelę fotosrovės difuziją, ir tai yra gana būdinga šiai struktūrai, ir žmonės naudojasi šia nuosavybe ... Ši medžiaga yra puiki, neįtikėtinai transformuojanti “.
Be to, sintetiniams perovskitams naudojamos medžiagos yra gausios, o ląstelių produkcijos vienetui naudojamas kiekis yra labai mažas. „Taigi, vertinant išteklius, technologija gali būti pritaikyta daugeliui TW lygmens“, - sako Case.
Be to, kad demonstruoja rekordinį efektyvumą, elementai ir moduliai, naudojantys „Oxford PV“ technologiją, taip pat „išlaikė išorėje išmatuotus Tarptautinės elektrotechnikos komisijos pramonės standartus atitinkančius patikimumo testus“, - priduria jis.
Kelias į rinką
„Mokslininkai atliko savo darbą“, - sako Frankas Averdungas. „Jie nustatė medžiagą. Jie sukūrė struktūrą. Jie stengėsi, kad jis būtų stabilus, ir išsprendė susirūpinimą dėl patvarumo ir gyvenimo trukmės. Klausimas, į kurį dabar turime išsiaiškinti, yra toks: kaip mes jį komercializuojame? “
Pasak jo, iššūkis yra tas, su kuriuo susiduria beveik kiekvienas pradedantysis verslas. „Jūs turite nusistovėjusią rinką. Jūs nustatėte rinkos žaidėjus. Jūs turite kažką žymiai geresnio. Bet kaip priversti žmones tai priimti? Kaip tai įgyvendinti? “
Kaip jis pabrėžia, įsitvirtinę žaidėjai yra milijardų dolerių vertės kompanijos, kurios investavo milijardus į gamybos infrastruktūrą. "Ar jie tikrai suinteresuoti atsisakyti viso to ir padaryti kažką naujo?" - klausia Averdungas.
Geros naujienos yra tai, kad Oksfordo PV tandemo technologija, kurios pagrindinė ląstelė yra silicis, nereikalauja išmesti esamos gamybos technologijos ir „nesutrikdo pramonės“, ir tai yra pagrindinė nauda.
„Kai ant silicio„ pirminės “ląstelės dedame plonos plėvelės perovskito elementą, jis vis tiek turi tą patį formos koeficientą ir vis dar atrodo kaip įprasta Si elementas, tačiau išėjimo įtampa yra didesnė“, - sako Averdungas. „Galite naudoti tuos pačius įrankius ir įdėti juos į tuos pačius modulius. Skydo dydis yra tas pats. Viskas yra tas pats. Bet jūs gaunate žymiai daugiau energijos. “
Išvaizdos požiūriu galutinis vartotojas nepastebės jokio esminio skirtumo, išskyrus tai, kad „atrodys šiek tiek gražiau“, priduria jis.
2015 m. Oksfordo PV parodė, kad tandemo elementas yra įmanomas, tačiau reikia, kad jis „pasiektų reikiamą formos faktorių“, - aiškina jis. Todėl reikėjo bandomosios gamybos linijos arba „naudotos gamyklos“.
Kaip tik tokia gamykla buvo rasta Brandenburgo prie Havelo mieste, Vokietijoje, ir įsigyta 2016 m. „Tuo metu ji mums buvo per didelė, tačiau puikiai tiko mūsų plonos plėvelės bandomajai linijai“, kuri buvo sukurta ir veikė 2017 m. “, - sako Averdungas.
„Bandomosios linijos vaidmuo buvo ir tebėra iš esmės produkto optimizavimas, atsižvelgiant į visus Oksfordo laboratorijos rezultatus ir juos padidinant pagal formą ir atliekant pramonės standartus atitinkančius bandymus, siekiant patikrinti, ar ląstelės pasiekia reikiamą lygį. patikimumą ir ilgalaikį stabilumą bei patenkinti pramonės poreikius “.
Kai kuriuos metus „Oxford PV“ dirbo su bendru plėtros partneriu, labai didele fotoelektros verslo įmone, „iš esmės pasakodama mums, ko norėtų pramonė“, - sako Averdungas.
Tačiau 2018 m. Jis priduria, kad „viskas pasikeitė“ ir bendrovė nusprendė, kad „geriausias ir greičiausias būdas komercializuoti technologiją bus tai padaryti patys, leisdami mums kontroliuoti visus technologijos parametrus, kad mes galėjo būti tikras, kad produktas, patekęs į rinką, puikiai tinka klientų poreikiams “.
Tai pareikalavo, kad įmonė surastų investuotojų, kurie įdėtų pinigų, kad ji galėtų pradėti gamybos operaciją. „Mums pasisekė“, - sako Averdungas, nes buvo rasta daug palaikančių investuotojų. Pagrindiniai bendrovės akcininkai dabar yra „Equinor“, „Legal“&stiprintuvas; „General Capital“, „Goldwind“ ir „Meyer-Burger“.
Investuotojų įnešti pinigai leido atnaujinti anksčiau įsigytą Brandenburgo gamyklą ir, be jau esančios bandomosios linijos, kitoje objekto dalyje įkurti pilną tandeminių elementų gamybos liniją.
Tai bus pirmoji pasaulyje perovskito ant silicio tandeminių saulės elementų gamybos linija ir tikimasi, kad kitais metais apie antrąjį ketvirtį pasieks pradinį tikslinį 100 megavatų (MW) pajėgumą.
Elementai parduodami modulių gamintojams (susitarimai jau yra), o pradinė tikslinė rinka yra „aukščiausios klasės“ gyvenamųjų namų stogo sektorius. Šiame rinkos segmente erdvė yra kritinis suvaržymas, o padidėjęs energijos tankis, kurį teikia Oksfordo PV tandeminė ląstelė, yra ypač patrauklus.
Oksfordo PV įsitikinimu, per visą įrenginio gyvavimo laiką pagaminama daug daugiau elektros energijos, norima mokėti dideles įmokas už didelio efektyvumo modulius.
Averdungas nurodo, kad elementų išlaidos sudaro santykinai nedidelę bendro gyvenamųjų namų stogo PV įrengimo išlaidų dalį, todėl padidėjusios elementų sąnaudos turi tik santykinai nedidelį poveikį visai ekonomikai, palyginti su padidėjusio galingumo privalumais.
Gigafabriko link
100 MW galios gamybos linija ir gyvenamųjų namų stogo rinka vertinama kaip tik pradžia. „Oxford PV“ vizija yra visiškai elektrinis pasaulis, kuriame perovskitai yra pagrindinė saulės technologija. Tikimasi, kad naujausias įmonės finansavimo etapas suteiks jai „priemonių planuoti kitą žingsnį, kuris yra gigantiškas“, sako Averdungas.
Jis tikisi, kad 2 gigavatų (GW) gamybos pajėgumai bus eksploatuojami iki 2024 m. Pabaigos ar vėliau, o tada pridės apie 2GW per metus, o dešimtmečio pabaigoje pasieks daugiau nei 10GW.
Iš pradžių, kaip jau minėta, tikslinė rinka yra aukščiausios kokybės gyvenamasis stogas, tačiau „tai pasikeis, kai pradėsime gaminti GW, tada galėsime spręsti ir mažų komercinių stogų sektorių“, - sako Averdungas. ir „kai tik pereisime prie 5GW ir daugiau, naudingumo skalė bus pasiekiama“.
Naudingumo mastu „viskas yra apie LCOE“, - pastebi jis, - „darant prielaidą, kad jūsų žemės kaina yra valdoma“, o esant 5 GW gamybos pajėgumams, „mūsų LCOE bus konkurencingesnė nei bet kurio kito, tačiau tam reikės keleri metai, žinoma “.
Galų gale „ketiname tapti vienu pagrindinių fotoelektros veikėjų“, - sako Averdungas. Ir įsisavinimas, kurį Chrisas Case vadina perovskiečių „magija“, gali būti raktas į tą ambiciją.
