منبع: nsenergybusiness.com
PV آکفورد به اولین شرکتی تبدیل خواهد شد که سال آینده سلول های خورشیدی مبتنی بر سیلیکون پروفسکیت را به بازار پشت بام مسکونی می فروشد.
آفورد PV یک مفهوم "پشت سر هم" را به کار می گیرد که در آن یک فیلم نازک از perovskite به یک سلول اولیه سیلیکون معمولی اعمال می شود (اعتباری: آفورد PV)
آکفورد PV که خود را «شرکت پروفسکیت» توصیف می کند، قصد دارد یک بازیکن کلیدی در آنچه که به عنوان آینده تمام الکتریکی با انرژی خورشیدی می بیند، باشد. جیمز وارلی، نویسنده مجله سیستم های قدرت مدرن، نگاهی به چگونگی هدف این شرکت برای رسیدن به آن هدف می بیند.
سال آینده، اگر همه چیز به برنامه ریزی برود، PV آفورد به اولین شرکتی تبدیل خواهد شد که سلول های خورشیدی مبتنی بر پروفسکیت-سیلیکون را به بازار پشت بام مسکونی می فروشد. آنها به طور بالقوه بازی در حال تغییر بهره وری، حدود 20٪ بالاتر از فن آوری فعلی فعلی، سلول های سیلیکون تنها داشته باشد.
آکفورد PV یک مفهوم «پشت سر هم» را به کار می گیرد که در آن یک فیلم نازک از پروفسکیت بر روی یک سلول اولیه سیلیکونی معمولی (یا پایین) (ضخامت پروفسکیت بودن حدود ۱/۲۰۰ ام سیلیکون) اعمال می شود.
این رویکرد پشت سر هم توانایی گرفتن بخش های خاصی از طیف خورشیدی را بهبود می بخشد، به ویژه در انتهای پرانتز، آبی، به این معنی که سلول پشت سر هم perovskite-on-silicon دارای حد کارایی نظری ۴۳٪ در مقابل ۲۹٪ برای سلول های تنها سیلیکون است.
در عمل میانگین کارایی PV سیلیکون مسکونی نصب شده تا به امروز در محدوده ۱۵ تا ۲۰٪ است، در حالی که حداکثر «دنیای واقعی» برای سیلیکون حدود ۲۶٪ تخمین زده می شود.
انتظار می رود سلول های پشت سر هم آفورد PV که به صورت تجاری تولید می شدند، در ابتدا به کارایی حدود ۲۷٪ دست یابند، اما این شرکت پیشرفت های مداومی را پیش بینی می کند چرا که این فناوری در سال های آینده توسعه می یابد. فرانک اوردونگ مدیر عامل این شرکت می گوید: «ما یک تصویر راه روشن داریم تا این فناوری را فراتر از 30 درصد ببریم.»
دکتر کریس کیس، CTO در آفورد PV، اشاره می کند که از سال ۲۰۱۴، زمانی که این شرکت تصمیم گرفت به طور انحصاری بر روی پشت سر هم perovskite-Si تمرکز کند، کارایی سلول خورشیدی خود را تقریباً یک درصد در سال به طور متوسط افزایش داده است و مسیری دارد و پایه های نظری برای توسعه بیشتر این فناوری در تمام راه تا دهه ۳۰ بالا دارد.
یک سلول تحقیقاتی که فناوری PV آکفورد را به کار می گیرند، در حال حاضر ۲۹٫۵۲٪ (همان طور که توسط آزمایشگاه ملی انرژی تجدیدپذیر آمریکا گواهی شده است)، یک رکورد جهانی برای سلول های پشت سر هم perovskite-Si و همچنین بهتر از هر سلول تحقیقاتی تک تقاطعی (که رکورد فعلی، ۲۹٫۲٪، توسط یک سلول شاغل در GaAs برگزار می شود) به دست آورده است.
Perovskite برای اولین بار در شکل معدنی خود را به طور طبیعی رخ می دهد (CaTiO3) در سال 1839 کشف شد (اتفاقا همان سال به عنوان اثر فتوولتایک برای اولین بار مشاهده شد، کریس کیس اشاره می کند). اما تنها در ده سال گذشته یا به طوری است که پتانسیل عظیم پروفسکیت های مصنوعی به عنوان ماده ای برای سلول های خورشیدی به طور کامل به رسمیت شناخته شده است.
پروفسور هنری اسنایث که در سال ۲۰۱۰ شرکت آفورد PV را برای تجاری سازی فناوری خورشیدی منتقل شده از آزمایشگاه خود در دانشگاه آفورد تأسیس کرد (و مدیر ارشد علمی این شرکت است)، نقش کلیدی در این امر داشته است، به ویژه از طریق مقاله ای که در سال ۲۰۱۲ در ساینس منتشر شد، یک فناوری سلول خورشیدی حالت جامد قابل دوام را توصیف کرد که هالید پروفسکیت فلزی را به کار می گیرد.
پیشرفت در طول 10 سال گذشته شده است قابل ملاحظه ای سریع و perovskites جذب علاقه فزاینده ای در میدان خورشیدی.
مانند تمام مواد مورد استفاده در کاربردهای سلول های خورشیدی، perovskites - که فرمول شیمیایی عمومی ABX3 است، که در آن A و B cations و X آنیون است - نیمه هادی هستند.
کریس کیس معتقد است: «پروفسکیت ها تا ۵۰ تا ۱۰۰ سال آینده در فوتونیک و الکترونیک همه جا خواهند بود.» "اين يه ماده ي خيره کننده ست"
او می افزاید: «از نقطه نظر علم مواد، «یک منحصر به فرد بودن وجود دارد، به همین دلیل اینقدر خوب است.» "هر یک از اتم ها به عنوان مجموعه ای از اکتاهدرا که بر روی یکدیگر انباشته شده اند، و پیچ خورده است، جهت گیری شده است. که پیچ و تاب اجازه می دهد تا 'ناهنجار' انتشار فتوکورنت بالا ، و این تقریبا منحصر به فرد به این ساختار ، و مردم در حال بهره برداری از این اموال... این چیزها عالی است، به طرز باورنکردنی دگرگون کننده ای است.»
همچنین مواد مورد استفاده برای پروفسکیت های مصنوعی فراوان هستند، و مقدار مورد استفاده در واحد خروجی سلول بسیار کوچک است. کیس می گوید: «بنابراین، از نقطه نظر منابع، این فناوری قادر است تا بسیاری از سطح TW مقیاس بندی شود.»
و همچنین نشان دادن کارایی رکورد، سلول ها و ماژول ها با استفاده از تکنولوژی PV آفورد نیز "آزمایش های قابلیت اطمینان استاندارد صنعت اندازه گیری شده خارجی را از کمیسیون بین المللی الکتروتکنیکی پشت سر گذاری کرده اند."او می افزاید.
مسیر به بازار
فرانک او ردونگ می گوید: «دانشمندان کار خود را انجام داده اند.» "آنها مواد را شناسایی کرده اند. آنها ساختار را ساخته اند. آنها در پایدار کردن آن کار کرده اند و به نگرانی هایی در مورد دوام و طول عمر پرداخته اند. سوالی که باید تا به حال پاسخی بفهمیم این است: چگونه آن را تجاری کنیم؟»
چالش یکی است که تقریبا توسط هر راه اندازی با چیزی جدید مواجه است ، او می گوید. "شما یک بازار تاسیس شده است. شما بازیکنان بازار را تاسیس کرده اند. تو يه چيز به طور قابل توجهي بهتر داري اما چگونه مردم را وادار می کنید که آن را در آغوش بگیرند؟ چگونه می توانید آن را اتفاق می افتد؟"
همان طور که او اشاره می کند، بازیکنان تثبیت شده شرکت های چند میلیارد دلاری هستند و میلیاردها دلار در یک زیرساخت تولیدی سرمایه گذاری کرده اند. او ردونگ می پرسد: «آیا آنها واقعاً علاقه مند به خراش دادن همه آن ها و انجام کار جدیدی هستند؟»
خبر خوب این است که تکنولوژی پشت سر هم PV آکفورد، با سیلیکون به عنوان سلول اولیه، نیاز به jettisoning از فن آوری تولید موجود و "صنعت را مختل نمی کند"، و این یک سود عمده است.
آوردونگ می گوید: «وقتی یک سلول پروفسکیت فیلم نازک را بالای سلول سیلیکون 'اولیه' قرار می دهیم، باز هم همان عامل فرم را دارد و هنوز شبیه یک سلول سی معمولی به نظر می رسد، اما ولتاژ خروجی بالاتر است.» "شما می توانید از همان ابزار استفاده کنید و آنها را در ماژول های مشابه قرار داده است. اندازه پنل هم همین طور است. همه چیز یکسان است. اما شما به طور قابل توجهی قدرت بیشتری دریافت می کنید."
از نظر ظاهر کاربر نهایی هیچ تفاوت عمده ای متوجه نمی شود، به جز آن خواهد شد "نگاه کمی بهتر"، او اضافه می کند.
در سال ۲۰۱۵، آکفورد PV نشان داد که سلول پشت سر هم امکان پذیر است، اما نیاز به "آوردن آن به عامل فرم مورد نیاز" دارد، او توضیح می دهد، بنابراین نیاز به یک خط تولید آزمایشی یا "کارخانه مورد استفاده" داشت.
درست چنین کارخانه ای در براندنبورگ یک در هاول آلمان پیدا شد و در سال ۲۰۱۶ خریداری شد. اورئونگ می گوید: «آن زمان برای ما خیلی بزرگ بود اما مناسب مناسبی برای خط خلبان فیلم نازک ما بود» که در سال ۲۰۱۷ بالا و در حال اجرا بود.
"نقش خط خلبان بود، و هنوز هم، اساسا خوش بینی محصول، گرفتن تمام نتایج از آزمایشگاه آفورد و پوسته پوسته شدن آنها را تا فرم عامل عاقلانه و انجام تست صنعت استاندارد به منظور بررسی است که سلول ها در حال دستیابی به قابلیت اطمینان مورد نیاز و ثبات بلند مدت، و برآورده کردن نیازهای صنعت است."
Averdung می گوید: برای برخی از سال ها ، آفورد PV با یک شریک توسعه مشترک کار می کرد ، یک شرکت بسیار بزرگ در کسب و کار photovoltaics ، "اساسا به ما گفتن آنچه که صنعت می خواهد"، می گوید: Averdung.
اما در سال 2018، او می افزاید که "همه که تغییر کرد"، و شرکت تصمیم گرفت "بهترین و سریع ترین مسیر به تجاری سازی فن آوری خواهد بود برای انجام آن خودمان، قادر می سازد ما را به نگه داشتن تمام پارامترهای فن آوری تحت کنترل ما به طوری که ما می تواند مطمئن باشید که محصول، زمانی که آن را به بازار آمد مناسب کامل به خواسته های مشتری بود".
این نیاز به شرکت برای پیدا کردن سرمایه گذاران است که پول را به آن قرار داده، قادر می سازد آن را به راه اندازی یک عملیات تولید. "ما خوش شانس بودیم"، می گوید Averdung، به عنوان تعدادی از سرمایه گذاران حمایت پیدا شد. سهامداران عمده این شرکت هم اکنون شامل Equinor، Legal & General Capital، Goldwind و Meyer-Burger هستند.
پول قرار داده شده به شرکت توسط سرمایه گذاران این امکان را برای ارتقاء کارخانه براندنبورگ قبلا به دست آورد و علاوه بر خط خلبان در حال حاضر وجود دارد، ایجاد یک خط تولید سلول پشت سر هم کامل در بخش دیگری از تسهیلات.
این اولین خط تولید حجم در جهان برای سلول های خورشیدی پشت سر هم perovskite-on-silicon خواهد بود و انتظار می رود برای رسیدن به ظرفیت هدف اولیه 100 مگاوات (MW) در حدود Q2 در سال آینده.
سلول ها در حال فروش به سازندگان ماژول (ترتیبات در حال حاضر در محل) ، و بازار هدف اولیه "حق بیمه" بخش پشت بام مسکونی است. در این بخش از بازار، فضا یک محدودیت بحرانی است و افزایش تراکم قدرت ارائه شده توسط سلول پشت سر هم PV آفورد به ویژه جذاب است.
با برق بسیار بیشتر تولید شده بیش از طول عمر نصب، تمایل به پرداخت حق بیمه قابل توجهی برای ماژول های با بهره وری بالا وجود دارد، آفورد PV معتقد است.
Averdung اشاره می کند هزینه های سلول ها برای نسبت نسبتا کوچکی از کل هزینه های نصب PV پشت بام مسکونی حساب, بنابراین افزایش هزینه های سلول تنها اثر نسبتا کوچکی بر اقتصاد کلی در مقایسه با مزایای خروجی افزایش یافته.
به سمت غول پیکر
خط تولید ۱۰۰ مگاواتی، و بازار پشت بام مسکونی، فقط به عنوان آغاز دیده می شود. دید آفورد PV یک جهان تمام الکتریکی با perovskites به عنوان یک تکنولوژی خورشیدی جریان اصلی است. Averdung می گوید: امید است آخرین دور بودجه این شرکت به آن "وسیله ای برای برنامه ریزی گام بعدی، که یک gigafactory است"، می گوید: Averdung.
او امیدوار است تا پایان سال ۲۰۲۴ یا آن ها ۲ گیگاوات (GW) ظرفیت تولید در حال بهره برداری داشته باشد و سپس حدود ۲GW در سال اضافه کند و تا پایان دهه به بیش از ۱۰GW برسد.
در ابتدا، بازار هدف است، همانطور که در حال حاضر اشاره کرد، حق بیمه پشت بام مسکونی، اما "این تغییر خواهد کرد هنگامی که ما را به تولید مقیاس GW، سپس ما قادر خواهیم بود به آدرس، علاوه بر این، بخش پشت بام کوچک تجاری"، می گوید Averdung، و "به محض حرکت به 5GW و فراتر از آن، ابزار مقیاس در دسترس است".
در مقیاس سودمند، همه چیز در مورد LCOE است، او مشاهده می کند، با فرض هزینه زمین خود را قابل مدیریت است، و در ظرفیت تولید 5-GW LCOE ما رقابتی تر از هر دیگری خواهد بود، اما این چند سال طول خواهد کشید، البته.
در پایان "ما قصد داریم برای تبدیل شدن به یکی از بازیکنان بزرگ در فتوولتیک"، می گوید: Averdung. و تسلط بر آنچه کریس کیس آن را "سحر و جادو" از perovskites می تواند ثابت کند که کلید دستیابی به آن جاه طلبی است.
