21 апреля текущего года калифорнийский стартап Tandem PV открыл первый в своем роде завод по производству перовскитовых панелей площадью около 8 000 кв. м. Накануне его руководитель Скотт Уортон показал редакции Canary Media по видеосвязи, как работает новая автоматизированная производственная линия.
В ожидании 2028 года: энергетика перовскита готова совершить скачок
В теории перовскитовые панели работают в 1,5 раза лучше современных кремниевых, поглощая длины волн света, которые те не способны уловить. Однако их прогресс упирался в суровые реалии массового производства. Наконец, наметился прорыв: в апреле открылся первый роботизированный завод.
Tandem PV
Содержание
Два слоя, +50% мощности
Современные серийные кремниевые фотоэлектрические элементы преобразуют солнечные лучи в электричество с эффективностью около 22%. У перовскитного двухслойного «сэндвича» эффективность достигает 30% сейчас, а в теории — 45%.
Для солнечной отрасли это очень много: такие тандемные панели могли бы производить на треть больше энергии на той же площади, чем раньше. Именно земля часто становится камнем преткновения для создания новой солнечной электростанции.
Земля часто становится камнем преткновения для создания новой солнечной электростанции.
Новая фабрика все еще не будет выпускать панели для коммерческих электростанций. Ее продукция пока не дотягивает до промышленных параметров: размер ее панелей в 4 раза меньше, чем у крупных промышленных солнечных панелей. Однако они в 60 раз больше, чем лабораторные образцы предыдущего поколения.
Tandem планирует продавать продукцию демо-линии ведущим разработчикам солнечных систем для тестирования в разных климатических условиях. Если полевые испытания подтвердят заявленные характеристики, начнется производство полноразмерных перовскитовых панелей в 2028 году на более крупном, еще не построенном заводе.
Как делают перовскитовые фотоэлементы
При ручном лабораторном производстве весь процесс делится на две стадии. В «мокрой» стадии стекло — основу для панели — очищают от примесей и наносят первый слой перовскита толщиной в 1 микрон. Затем стекло помещают в печь для отжига для кристаллизации.
В соседней «сухой» лаборатории добавляют слои, отвечающие за транспортировку ионов и защиту кристаллов. Это делается методами напыления, испарения и атомно-слоевого осаждения. Лазерный станок прорезает единый слой, деля его на тонкие ячейки.
Их производство отличается от кремниевого тем, что перовскитам не требуются серебряные нити для проведения электричества — благодаря их физическим свойствам электрический ток течет прямо по поверхности.
На автоматической линии ту же работу делают роботы. Есть надежда, что автоматизация позволит повысить качество по сравнению с ручным трудом.
Первый в мире такой завод рассчитан на производство всего 40 МВт в год, когда крупные заводы по производству силикона работают в гигаваттном масштабе. Пока цель Tandem — только доказать возможность крупномасштабного производства перовскитов. Сейчас, когда мы пишем эти строки, линия все еще работает в режиме наладки, производя по 10–20 панелей в день. К июню выпуск увеличится.
Гонка началась: кто участники
Как часто бывает в технологиях, к началу массового производства почти одновременно подошли несколько инженерных команд. Кроме Tandem PV, подготовка ведется такими компаниями, как Oxford PV, Swift Solar и Caelux. Было больше, но не всем стартапам, демонстрирующим впечатляющие показатели в лабораторных условиях на тестовых ячейках, удалось повторить их в большем формате. Кстати, перовскиты недолговечны и со временем разрушаются — это тоже проблема, которая отпугивает энергетиков, привычных к оборудованию, работающему десятилетиями.
Прототипы панелей, созданные стартапом Caelux.
Похоже, что стартапы наконец разрешили большинство сложностей, сказал журналистам Canary Media венчурный эксперт Грег Рейхоу из Eclipse Ventures. Он предположил, что перовскиты могут стать следующим прорывом.