Закон о снижении инфляции 2022 года (IRA) еще больше ускорил расширение производства фотоэлектрических элементов на основе CdTe, стимулируя внутреннее производство фотоэлектрических элементов, и, учитывая неопределенность в отношении глобальных импортных пошлин, производство фотоэлектрических элементов на основе CdTe в США, вероятно, будет расти еще больше.
Однако, несмотря на свои преимущества, фотоэлектрические элементы на основе CdTe сталкиваются с некоторыми проблемами. Главная проблема — дефицит теллура, редкого элемента, имеющего решающее значение для солнечных элементов на основе CdTe. Будущий дефицит может привести к волатильности цен и ограничить производственные мощности. В 2023 году было произведено 584 метрических тонны очищенного теллура, а спрос продолжает расти благодаря его использованию на расширяющихся рынках фотоэлектрических и термоэлектрических элементов. В ответ на это компания First Solar запустила глобальную инициативу по переработке, направленную на извлечение 90% материалов из использованных модулей, включая поглощающие слои CdTe и стеклянные подложки. Хотя текущие показатели переработки теллура остаются низкими из-за длительного срока службы солнечных модулей, первые установки, срок службы которых истекает с 2025 года, вероятно, увеличат предложение вторичного теллура.
Несмотря на свою долговечность и экономичность, фотоэлектрические элементы на основе CdTe вряд ли смогут составить конкуренцию крупномасштабным кремниевым фотоэлектрическим системам. Однако, по прогнозам IDTechEx, CdTe продолжит доминировать на рынке тонкопленочных солнечных элементов, по крайней мере, до тех пор, пока появление перспективной новой технологии не начнет менять ситуацию.
Перовскитные фотоэлектрические элементы будут способствовать развитию рынка тонкопленочных солнечных батарей и составят конкуренцию фотоэлектрическим элементам на основе CdTe
Перовскитная фотовольтаика — это перспективная тонкопленочная солнечная технология, вызвавшая значительный интерес в академических кругах и промышленности. Эта технология работает аналогично фотоэлектрическим технологиям на основе CdTe и кремния, но в качестве активного слоя используется полупроводник на основе перовскита. Перовскиты — это класс материалов с кубической кристаллической структурой ABX3. В полупроводниковых перовскитах позиция А содержит крупные органические катионы (такие как метиламмоний или формамидиний), позиция В содержит свинец или олово, а позиция X состоит из галогенид-ионов.
Производство перовскитных солнечных элементов совместимо как с листовыми, так и с рулонными процессами, что обеспечивает масштабируемое и автоматизированное производство, очень привлекательное с финансовой точки зрения. Синтез перовскита также требует относительно доступных и недорогих сырьевых материалов, что способствует значительному снижению производственных затрат. IDTechEx прогнозирует, что к концу десятилетия стоимость перовскитных фотоэлектрических элементов будет значительно ниже, чем у других альтернативных тонкопленочных технологий, а также кремниевых фотоэлектрических элементов, что ускорит их коммерческое внедрение.
Помимо однопереходных перовскитных ячеек, исследователи изучают тандемные архитектуры устройств для дальнейшего повышения эффективности. Однопереходные технологии, такие как кремний, CdTe или другие альтернативные тонкие пленки, приближаются к теоретическому пределу эффективности около 30%. Для преодоления этого ограничения перовскиты можно интегрировать с другими солнечными материалами для создания многопереходных ячеек, которые могут достигать теоретической эффективности до 43%. Среди наиболее перспективных тандемных технологий, привлекающих коммерческий интерес, — перовскитные/кремниевые и полностью перовскитные фотоэлектрические элементы. Природа перовскитных фотоэлектрических элементов означает, что их влияние на общие механические свойства базового солнечного устройства минимально.
Перовскитные фотоэлектрические элементы находятся на ранних стадиях коммерциализации, и многие участники отрасли признают их следующим крупным прорывом в солнечных технологиях. Быстрые темпы инноваций, растущие инвестиции и ожидаемое расширение рынка перовскитных фотоэлектрических элементов способствуют росту сектора тонкопленочной солнечной энергетики. По прогнозам IDTechEx, к 2035 году на перовскитные фотоэлектрические элементы будет приходиться более 40% всех тонкопленочных солнечных установок, что представляет собой значительный сдвиг в отрасли.
Автор: Майя Бенстед, технологический аналитик компании IDTechEx
