2024 sont des cellules solaires de pérovskite disponibles dans le commerce？

Les cellules solaires de la pérovskite prennent de l'ampleur en tant que nouvelle génération de technologie photovoltaïque en raison de leur grande efficacité et de leur faible coût de fabrication. Avec des progrès récents dans les cellules solaires en tandem de pérovskite, qui peuvent atteindre plus de 30% d'efficacité, le marché est témoin d'un intérêt accru pour l'adoption de ces cellules. En 2023, le taux de pénétration des cellules solaires de pérovskite en Chine n'était que d'environ 0,2%, indiquant une présence petite mais croissante. Cependant, la recherche en cours et les politiques de soutien de l'industrie sont susceptibles de stimuler l'adoption dans les années à venir.

Cellules solaires de pérovskite: définition et classification

Les cellules solaires de la pérovskite sont un type de cellule solaire de troisième génération qui utilise des semi-conducteurs d'halogénure organique-inorganiques structurés par la pérovskite comme matériaux absorbant légers. Ces cellules sont souvent appelées cellules solaires de nouvelle génération en raison de leur structure unique et de leur grande efficacité. Actuellement, les cellules solaires de la pérovskite ont atteint un stade crucial de commercialisation. Selon les données de 2023, la pénétration du marché des cellules solaires de pérovskite en Chine était d'environ 0,2%. Alors que la technologie continue d'évoluer, le taux d'adoption des cellules solaires de pérovskite en Chine devrait croître à l'avenir. Il existe deux principaux types de cellules solaires de pérovskite: cellules solaires de pérovskite unique et en tandem. Une cellule à jonction unique contient une simple structure «sandwich» de couches de pérovskite. En revanche, les cellules solaires en tandem de pérovskite peuvent empiler plusieurs couches de pérovskite ou les combiner avec des cellules traditionnelles à base de silicium pour créer une structure qui capture une gamme plus large du spectre solaire. Selon les matériaux utilisés, les cellules en tandem peuvent suivre différentes configurations, y compris les cellules tandem en silicium / pérovskite, toutes les cellules solaires en tandem de pérovskite et les cellules en tandem à filme mince / pérovskite telles que les cellules en tandem CIGS / pérovskite.

Politiques industrielles

Ces dernières années, la Chine a mis en œuvre plusieurs politiques pour encourager le développement et l'innovation de l'industrie des cellules solaires de pérovskite. En janvier 2023, le ministère de l'industrie et des technologies de l'information, ainsi que cinq autres départements, ont publié les «opinions directrices sur la promotion du développement de l'industrie de l'électronique énergétique», qui a proposé le développement coordonné des cellules solaires de pérovskite (y compris des cellules en tandem de pérovylines de pérovskite), des technologies minces amorphes / microccristallines. L'objectif est d'élargir les champs d'application pour inclure les composants BIPV, les composants automobiles et les applications en plein air. Cela comprend le silicium monocristallin de grande taille, le silicium polycristallin et les technologies à couches minces, ainsi que de nouvelles matériaux de cellules solaires de pérovskite à haute efficacité et des cellules CIGS à couches minces. L'objectif est de construire une chaîne industrielle complète couvrant le silane, le silicium granulaire, les plaquettes de silicium monocristallines, les cellules de batterie et les centrales électriques.

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Histoire des cellules solaires de la pérovskite

L'histoire des cellules solaires de pérovskite a commencé en 1839 lorsque le scientifique allemand Gustav Rose a découvert le minéral de la pérovskite. En 2006, les cellules solaires de pérovskite ont d'abord été utilisées dans des applications photovoltaïques. En 2009, le scientifique japonais Miyasaka a utilisé des matériaux de pérovskite comme absorbeurs de lumière dans les cellules solaires sensibilisées au colorant, atteignant une efficacité de conversion de puissance de 3,8%. En octobre 2021, des chercheurs du Korea Institute of Science and Technology ont obtenu une efficacité de 25,8% pour les cellules solaires de pérovskite à jonction unique. En août 2022, l'Académie chinoise des sciences a signalé une efficacité de 25,6%. En octobre 2020, le laboratoire national des énergies renouvelables du ministère américain de l'Énergie a obtenu une efficacité de 23,1% pour toutes les cellules solaires en tandem de pérovskite. En décembre 2020, le PV Oxford britannique a établi un record avec une efficacité de 29,5% pour les cellules en tandem de pérovskite / silicium. Le Centre allemand de Helmholtz a augmenté cela à 29,8% en novembre 2021 et, en juillet 2022, l'EPFL en Suisse a atteint 31,3%. Le 3 novembre 2023, le US-China National Renewable Energy Laboratory (NREL) a certifié une énergie verte perrovskite de Silicon développé par la compagnie chinoise pour la compagnie plus élevée Longi Green Energy a fait coupé un effectif de 33.9, le plus haut niveau de la société Green Longi Green a fait passer un effectif de 33.9, le plus haut niveau pour la compagnie plus élevée Longi Green Energy Greend a fait un effectivité de 33.9, le plus haut niveau de compagnie Green Longi Green Aft Cellules en tandem Perovskite-Silicion dans le monde.

Barrières industrielles

1. Obstacles techniquesLe développement de cellules solaires de pérovskite nécessite une expertise technique importante et des recherches à long terme. Les nouveaux entrants dans l'industrie des cellules solaires de la pérovskite sont confrontés au défi de percer les technologies critiques et de réaliser des applications matures, ce qui peut prendre beaucoup de temps et d'efforts. La recherche et la production de matériaux, de cellules, de modules, de batteries et de systèmes de gestion des batteries exigent toutes des capacités techniques élevées. Sans maîtriser ces technologies de base, les entreprises auront du mal à produire des produits compétitifs.2. Barrières de marqueL'industrie des cellules solaires de Perovskite a des barrières à entrée de marque élevées. Les facteurs clés qui influencent les choix des clients comprennent la sécurité des produits, la stabilité, la cohérence et les capacités de réponse rapide. Il faut généralement beaucoup de temps pour que les produits soient validés par le marché et gagnent la confiance des clients. Les entreprises ayant des capacités globales solides et des marques établies sont plus susceptibles de gagner la confiance des clients et de se démarquer dans l'industrie.3. Barrières anti-échelleL'industrie des cellules solaires de pérovskite a également des barrières à échelle substantielles. Les avantages de production à grande échelle des économies d'échelle, offrant aux entreprises financièrement solides un avantage significatif dans l'approvisionnement en matières premières et les opérations de production. De plus, un investissement continu est nécessaire pour rester en avance dans le développement technologique. Seules les entreprises à grande échelle peuvent maintenir leur avantage concurrentiel grâce à l'innovation et à la recherche en cours.

Chaîne industrielle

1. Analyse de la chaîne de l'industrie des cellules solaires de Perovskite

La chaîne de l'industrie des cellules solaires de la pérovskite se compose de segments en amont, en milieu médian et en aval. Le segment en amont comprend les matières premières et l'équipement, tels que les composés de pérovskite, les matériaux cibles, le verre TCO et les matériaux absorbants légers. L'équipement clé comprend des machines de revêtement, des machines laser, des équipements de dépôt et des machines d'encapsulation. Le milieu du milieu se concentre sur la fabrication de cellules solaires de pérovskite, tandis que le segment en aval implique des applications dans les industries photovoltaïques, la production LED, les catalyseurs, les batteries en air métal, les matériaux de détection de gaz et les matériaux de refroidissement magnétique.

2. Analyse des entreprises de premier plan

2.1 CATL (Contemporary Amperex Technology Co., Ltd.)Fondée en 2011, CATL est l'un des principaux fabricants de batteries d'alimentation en Chine, en se concentrant sur de nouveaux systèmes d'alimentation de véhicules énergétiques, des systèmes de stockage d'énergie et d'autres applications. Leurs technologies de base couvrent toute la chaîne de valeur, des matériaux et des cellules de la batterie à l'intégration du système et au recyclage de la batterie. CATL s'est associé à plusieurs principaux constructeurs automobiles nationaux et a établi une forte présence sur les marchés mondiaux. Dans le domaine des cellules solaires de Perovskite, CATL considère les cellules solaires en tandem pérovskite comme une technologie future clé et accélère activement les efforts de recherche et d'industrialisation. Ils avancent également la production de pilotes pour poursuivre leurs ambitions dans le secteur photovoltaïque.2.2 Longi Green Energy Technology Co., Ltd.Créée en 2000, Longi Green Energy s'engage à devenir la société de technologie solaire la plus précieuse au monde. L'entreprise se concentre sur l'innovation technologique, offrant des solutions à travers des tranches de silicium monocristallines, des cellules, des modules, des systèmes photovoltaïques distribués et de l'énergie d'hydrogène. Avec une mission de marque de «faire un usage complet des rayons du soleil pour créer un monde de l'énergie verte», Longi est devenu un leader mondial de la technologie à base d'efficacité en silicium. En novembre 2022, Longi a établi un record mondial pour l'efficacité des cellules solaires à base de silicium à 26,81%. En novembre 2023, Longi a développé l'auto-développementcellule solaire tandem à pérovskitea atteint une efficacité de 33,9%, établissant un nouveau dossier mondial. En 2023, les revenus de Longi provenant des modules et des cellules ont augmenté de 16,91% en glissement annuel, atteignant 99,199 milliards de RMB, principalement en raison des ventes plus élevées de modules solaires.

Statut actuel de l'industrie

Actuellement, les fabricants de cellules solaires de pérovskite émergents en Chine entrent rapidement sur le marché, poussant l'industrialisation des cellules solaires de pérovskite vers l'avant. La technologie en est encore à ses débuts de commercialisation, avec des itérations en cours dans la structure cellulaire, les systèmes de matériaux, les processus de fabrication et les équipements de production. Les fabricants de cellules solaires de pérovskite valident activement diverses voies techniques et accélèrent le processus de production de masse. En 2023, le taux de pénétration des cellules solaires de pérovskite en Chine était de 0,2%. Alors que la technologie continue de mûrir, le taux d'adoption des cellules solaires de pérovskite devrait augmenter à l'avenir.

Opportunités et défis futurs

Malgré l'avenir prometteur des cellules solaires de pérovskite, plusieurs défis demeurent pour leur adoption généralisée. L'un des principaux obstacles est la difficulté d'atteindre la stabilité et la fiabilité à long terme, car les cellules solaires de pérovskite sont connues pour dégrader plus rapidement que les cellules traditionnelles à base de silicium. De plus, le coût des cellules solaires de la pérovskite doit être réduite pour devenir compétitive avec d'autres technologies. Les entreprises doivent également relever les défis de la mise à l'échelle de la production et de surmonter les obstacles réglementaires pour s'assurer que les cellules solaires de pérovskite sont à la fois efficaces et abordables.

Avantages des cellules solaires de la pérovskite

Les cellules solaires de pérovskite offrent plusieurs avantages significatifs par rapport aux cellules solaires traditionnelles à base de silicium, ce qui en fait une technologie prometteuse pour les solutions énergétiques futures. Voici quelques avantages clés des cellules solaires de pérovskite:

1. Haute efficacité: L'efficacité des cellules solaires de pérovskite a rapidement augmenté ces dernières années, atteignant plus de 25% pour les cellules à jonction unique et encore plus élevée pour les cellules solaires en tandem de pérovskite. Cette amélioration rapide est l'une des principales raisons pour lesquelles la technologie est considérée comme très attrayante.
2. Faible coût: L'un des principaux avantages des cellules solaires de pérovskite est leur coût de production inférieur. Le processus de fabrication des cellules solaires de pérovskite est moins complexe et à forte intensité d'énergie que celle des cellules de silicium traditionnelles, entraînant des prix potentiellement inférieurs.
3. Léger et flexible: Les cellules solaires flexibles de la pérovskite peuvent être produites sur divers substrats, y compris les films plastiques, ce qui les rend idéaux pour les applications où le léger et la flexibilité sont cruciaux. Cette fonctionnalité ouvre de nouvelles possibilités pour des solutions d'énergie portable et portables.
4. Bande interdite personnalisable: La bande interdite des cellules solaires de pérovskite peut être réglée en ajustant la composition chimique, leur permettant de capturer un spectre plus large de la lumière du soleil. Cette propriété est particulièrement avantageuse pour créer des cellules solaires en tandem en tandem toutes efficaces à haute efficacité.

Applications des cellules solaires de la pérovskite

LesApplications des cellules solaires de la pérovskiteÉtendre au-delà des installations solaires sur le toit conventionnelles. Leur polyvalence permet l'intégration dans un large éventail de paramètres:

1. Photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV): Les applications de cellules solaires de Perovskite incluent l'incorporation dans les matériaux de construction comme les fenêtres et les façades. La transparence des cellules et l'attrait esthétique les rendent adaptés aux projets BIPV.
2. Appareils portables et portables: La nature légère des cellules solaires de pérovskite flexibles les rend idéales pour l'électronique à petite échelle, telles que les chargeurs portables, les appareils portables et les capteurs.
3. Industrie automobile: Les cellules solaires de la pérovskite peuvent être intégrées dans les véhicules pour fournir une alimentation supplémentaire pour l'électronique embarquée ou même les véhicules électriques de charge partiellement.
4. Applications spatiales: En raison de leurs propriétés légères et à haute efficacité, les cellules solaires de pérovskite sont explorées pour une utilisation dans des panneaux solaires spatiaux.

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Défis pour commercialiser les cellules solaires de la pérovskite

Malgré leur potentiel, plusieurs défis pour commercialiser les cellules solaires de la pérovskite doivent être relevés avant de pouvoir être largement adoptés:

1. Problèmes de stabilité: Un défi important pour les fabricants de cellules solaires de pérovskite est d'assurer une stabilité à long terme dans des conditions réelles. L'exposition à l'humidité, à l'oxygène et à la lumière UV peut dégrader les matériaux cellulaires, affectant leur durée de vie.
2. Évolutivité: La transition de la production de laboratoire à la fabrication à grande échelle est une tâche complexe. Le maintien d'une grande efficacité des cellules solaires de pérovskite tout en augmentant la production est un obstacle clé.
3. Problèmes de toxicité: L'utilisation du plomb dans les cellules solaires de pérovskite soulève des problèmes environnementaux et de santé. Les chercheurs travaillent à développer des alternatives sans plomb, mais celles-ci doivent encore correspondre aux performances des cellules de pérovskite traditionnelles.
4. Coût des cellules solaires à pérovskite: Bien que les cellules solaires de la pérovskite soient moins chères à produire que les cellules de silicium, le prix global des cellules solaires de la pérovskite doit diminuer davantage pour une adoption généralisée du marché.

Structure des cellules solaires de la pérovskite

LesStructure des cellules solaires de la pérovskiteest relativement simple par rapport aux cellules de silicium traditionnelles. Il comprend généralement une couche d'absorbeur de pérovskite prise en sandwich entre deux couches de transport:

1. Couche de transport d'électrons (ETL): Cette couche aide à transférer les électrons générés dans la couche de pérovskite vers le circuit externe.
2. Couche de pérovskite: La couche de pérovskite est le cœur de la cellule, où l'absorption de la lumière et la génération de paires de trous d'électrons se produisent. Cette couche peut être personnalisée pour optimiser les performances de la cellule.
3. Couche de transport de trous (HTL): Cette couche collecte des trous (porteurs de charge positifs) et les transfère sur le circuit.
4. Substrat: La cellule entière est généralement construite sur un substrat, qui peut être rigide (verre) ou flexible (plastique), selon l'application.

Les cellules solaires de la pérovskite sont-elles disponibles dans le commerce?

Une question courante est: les cellules solaires de la pérovskite sont-elles disponibles dans le commerce? Actuellement, seul un nombre limité de fabricants de cellules solaires de pérovskite ont commencé à commercialiser à petite échelle. Certaines entreprises proposent des cellules solaires de pérovskite pour des applications de niche telles que l'électronique portable et les fins de recherche. Cependant, une adoption généralisée pour la production d'électricité à grande échelle en est encore aux premiers stades en raison des défis mentionnés précédemment. À mesure que la technologie progresse et que le prix des cellules solaires de la pérovskite diminue, la disponibilité commerciale devrait se développer.

Perspectives d'avenir

L'avenir des cellules solaires de la pérovskite est prometteur, les recherches en cours visant à surmonter les obstacles existants et à améliorer les performances. Les efforts continus pour résoudre la stabilité, l'évolutivité et les préoccupations environnementaux seront cruciaux pour la commercialisation réussie des cellules solaires de pérovskite. En conséquence, les fabricants de cellules solaires de Perovskite investissent massivement dans la recherche et le développement, ce qui en fait une technologie à surveiller sur le marché des énergies renouvelables.

Comment fonctionnent les cellules solaires de la pérovskite?

Comprendre comment fonctionner les cellules solaires de la pérovskite nécessite un aperçu de leur structure unique et de la façon dont ils convertissent la lumière du soleil en électricité. Le processus peut être résumé en quelques étapes clés:

1. Absorption de la lumière: Lorsque le soleil frappe la cellule solaire de pérovskite, la couche de pérovskite absorbe les photons, qui excitent ensuite les électrons dans le matériau, créant des paires d'électrons (également appelées excitons).
2. Séparation des charges: Les excitons sont séparés en électrons et trous libres, qui sont collectés par les couches de transport d'électrons et de trous. La couche de transport d'électrons (ETL) transfère des électrons vers l'électrode, tandis que la couche de transport de trou (HTL) dirige les trous vers l'électrode opposée.
3. Recouvrement des frais: Les électrons et les trous séparés se déplacent vers leurs électrodes respectives, créant un courant électrique. Ce courant peut ensuite être utilisé pour alimenter les dispositifs externes.
4. Conversion d'énergie: L'électricité produite est le courant direct (DC), qui peut être converti en courant alternatif (AC) pour une utilisation dans la plupart des applications résidentielles et commerciales.

En optimisant chaque couche et en améliorant la qualité du matériau, les chercheurs poussent continuellement l'efficacité des cellules solaires de pérovskite plus élevées.

Cellules solaires de pérovskite inversées utilisant des dopants à base de diméthylacridine

Des progrès récents ont conduit au développement de cellules solaires de pérovskite inversées à l'aide de dopants à base de diméthylacridine. Dans les cellules de pérovskite conventionnelles, les électrons et les trous se déplacent dans une direction particulière, mais les structures inversées inversent cette configuration. Les cellules solaires de pérovskite inversées sont bénéfiques pour obtenir une meilleure stabilité et sont plus faciles à intégrer dans les configurations en tandem. L'ajout de dopants à base de diméthylacridine améliore les performances de la couche de transport de trou, augmentant l'efficacité globale de la cellule. Cette innovation est une étape vers la résolution de certains des problèmes de stabilité à long terme des cellules solaires de pérovskite.

Cellules solaires flexibles de la pérovskite

Les cellules solaires flexibles de la pérovskite sont une technologie révolutionnaire qui peut être utilisée dans des applications où les panneaux solaires rigides traditionnels ne conviennent pas. En utilisant des substrats flexibles tels que des feuilles de plastique ou de métal mince, ces cellules peuvent être pliées, roulées ou même pliées sans perdre de l'efficacité. Cela les rend idéaux pour les solutions d'alimentation portables, la technologie portable et les surfaces incurvées telles que les toits de voiture. Cependant, les recherches en cours sont axées sur l'amélioration de la durabilité et de la durée de vie de ces cellules flexibles, ce qui en fait une option prometteuse pour les futures solutions énergétiques.

Fabricants de cellules solaires de pérovskite

Actuellement, il existe quelques fabricants clés de cellules solaires de pérovskite menant la charge dans la commercialisation de cette technologie. Certains des meilleurs fabricants de cellules solaires de Perovskite comprennent:

1. Oxford PV: Une entreprise basée au Royaume-Uni spécialisée dans les cellules solaires en tandem pérovskite. Oxford PV a établi de multiples enregistrements d'efficacité et se concentre désormais sur la production de production à usage commercial.
2. Saule Technologies: Une entreprise polonaise pionnière des cellules solaires flexibles de la pérovskite. Saule Technologies vise à apporter des cellules solaires de pérovskite à une variété d'applications, du photovoltaïque intégré au bâtiment (BIPV) à l'électronique portable.
3. GCL-Poly Energy Holdings: Une entreprise chinoise est activement impliquée dans la recherche et le développement de cellules solaires de pérovskite. GCL investit dans des installations de production à grande échelle et prévoit d'entrer sur le marché commercial dans les années à venir.
4. Hunt Pérovskite Technologies: Basée aux États-Unis, Hunt Perovskite Technologies travaille à surmonter les problèmes de stabilité des cellules solaires de pérovskite et vise à amener cette technologie sur le marché nord-américain.

Ces fabricants de cellules solaires de pérovskite sont en cours d'innovation et font avancer l'industrie. Au fur et à mesure que la recherche progresse et que la production augmente, davantage d'entreprises devraient rejoindre le marché.

Conclusion: potentiel futur de cellules solaires de pérovskite

L'avenir des cellules solaires de la pérovskite semble prometteuse alors que les chercheurs continuent de relever des défis tels que la stabilité et l'évolutivité. Avec leurs propriétés uniques et leur potentiel à se combiner avec les cellules de silicium existantes, toutes les cellules solaires en tandem de pérovskite pourraient bientôt conduire à une nouvelle ère dans l'énergie solaire. À mesure que le coût des cellules solaires de la pérovskite diminue et que la technologie mûrit, il est prévu que ces cellules joueront un rôle clé sur le marché mondial des énergies renouvelables, offrant une solution plus abordable et efficace pour la production d'énergie solaire.

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