Výzkumníci z deseti zemí hodnotili vyhlídky použití procesů depozice na bázi páry, aby se zpracování tenkého perovskitu dostalo na rychlou cestu ke komercializaci. Přičemž upozornili na jeho přednosti a klíčové oblasti výzkumu a vývoje.
Výzkumníci z 21 organizací v 10 zemích koordinovaní Národní laboratoří pro obnovitelné zdroje energie (NREL) se sídlem v Německu a německým Karlsruhe Institute of Technology (KIT) posoudili vyhlídky využití procesů depozice na bázi páry k rychlé komercializaci perovskitových solárních článků. A přitáhli pozornost na jeho přednosti a klíčové oblasti pro výzkum a vývoj.
,,K dnešnímu dni mohou sekvenční procesy v plynné fázi nabídnout nejvyšší, ale stále existují příliš pomalé dynamické rychlosti depozice,“ řekl Ulrich W. Paetzold, spolukorespondent a vedoucí skupiny fotovoltaických elektráren nové generace ve společnosti KIT. Doufáme, že výzkum nových konceptů vysokorychlostní depozice, jako je sublimace v uzavřeném prostoru, záblesková sublimace nebo naprašování. Stejně jako průzkum průmyslových návrhů pro zdroje odpařování by mohly přinést požadovaný výkon.
Depozice na bázi páry
Ve studii „Depozice perovskitové fotovoltaiky v parní fázi: krátká cesta ke komercializaci?“, publikované v Energy Environmental Science, skupina vysvětlila, že je potřeba vynaložit více úsilí na výzkum pomocí procesů nanášení v plynné fázi. A to zejména proto, aby se dosáhlo škálovatelné výroby tenkých perovskitových filmů a aby se rychleji pokročilo ke komercializaci.
Článek zdůrazňuje konkurenční výhody a výzvy depozice v plynné fázi. Dále diskutuje o nejdůležitějších parametrech procesu při hodnocení technologie. A zároveň poskytuje přehled o společnostech, které se podílejí na vznikajícím globálním perovskitovém průmyslu, podle spolukorespondenta Tobiase Abziehera. Obsahuje také pohled na komercializaci perovskitové technologie obecně.
Zejména je zde analýza průmyslových přístupů 89 společností po celém světě, které pracují na perovskitových produktech. Včetně výrobců modulů, poskytovatelů zařízení a dodavatelů materiálů. „Podle našich nejlepších znalostí je to první publikovaný komplexní přehled o průmyslových aktivitách pro perovskitové PV,“ řekl Abzieher.
Tým také přezkoumal literaturu a zjistil, že zpracování řešení dominuje. Výzkumný trend však kontrastuje se studií týmu 89 komerčních výrobců. Výzkumníci například zjistili, že 7 z 15 největších světových výrobců solárních modulů, včetně výrobců křemíku a teluridu kadmia (CdTe) FV, pracuje na perovskitu FV. A že 6 z nich používá buď zpracování v plynné fázi, nebo kombinace zpracování v plynné fázi a roztoku.
Kromě toho 40 % výrobců modulů a 70 % výrobců zařízení ve studii aktivně vyvíjí depozici v parní fázi nebo kombinace depozice v parní fázi a zpracování roztoku. Tým zaznamenal „významný zájem“ o zpracování založené na řešení mezi zavedenými společnostmi. Přičemž jde o dominantní proces mezi počátečními výrobci solárních modulů a dodavateli zařízení.
Silné a slabé stránky
Zpracování tenkých vrstev perovskitu v parní fázi má podle výzkumníků zásluhu díky svým záznamům ve vysoce kvalitním nanášení na texturované povrchy, vysokému produkčnímu výnosu a reprodukovatelnosti. Stejně jako „jednoduché“ integraci do stávajících výrobních linek. Také se poznamenalo, že špičkové solární články vyrobené zpracováním na bázi páry údajně v literatuře dosahovaly účinnosti přeměny energie 24,1 %, podobně jako procesy v roztoku.
Dalším bodem ve prospěch zpracování páry jsou jeho rekordy jak ve výrobě tenkých FV, tak ve vysoce konkurenčním průmyslu organických světelných displejů (OLED). Mohlo by to být dokonce nákladově konkurenceschopné, jak odhalila technicko-ekonomická analýza článku. Ta uvádí, že pro vysoké rychlosti nanášení a rozsáhlé výrobní nástroje může zpracování v plynné fázi konkurovat zpracování v roztoku. A to za předpokladu, že hlavní problémy zpracování páry jsou vyřešené. Jedná se o dosažení nejmodernější účinnosti a trvanlivosti spolu s dalším výzkumným úsilím v oblasti perovskitových kompozic, transportních vrstev náboje, pasivačních strategií a architektur zařízení.
Mezi další problémy, které je třeba vyřešit, patří rozklad organických prekurzorových materiálů i vývoj procesních a monitorovacích zařízení. A zejména i zlepšení propustnosti depozice. Ta musí být „alespoň o jeden až dva řády“ rychlejší, zdůraznili výzkumníci. Ti uvedli, že se jedná o jeden z „nejdůležitějších“ parametrů pro optimalizaci.
Zdroj: pv-magazine, Vapol
