研究人员为新太阳能电池的发展制定了路线图

 
钙钛矿材料显示出新一代太阳能电池的强大潜力，但在以硅为基础的太阳能电池主导的市场中，很难获得吸引力。现在，麻省理工学院和其他地方的研究人员进行了一项研究，概述了这项有前途的技术如何从实验室转移到全球太阳能市场的重要位置的路线图。
“技术经济”分析表明，通过从更高价值的利基市场入手并逐步扩展，太阳能电池板制造商可以避免非常高的初始资本成本，而这将使钙钛矿基面板直接与硅竞争大型公用事业规模安装所需的成本。一开始。该团队发现，为了进行更实际的初始资本投资，与其花费数亿甚至数十亿美元来建造公用事业规模的工厂，不如花费巨资进行初始投资，反而发现4000万美元。
麻省理工学院博士后伊恩·马修斯(Ian Mathews)，研究科学家马里乌斯·彼得斯(Marius Peters)，机械工程教授Tonio Buonassisi以及麻省理工学院，韦尔斯利学院和Swift Solar Inc.的其他五位学者在《焦耳》杂志的一篇论文中对结果进行了描述。
基于钙钛矿的太阳能电池是一类广泛的化合物，其分子结构有一定排列，可以大大改善太阳能装置。它们的构成材料价格便宜，并且可以以卷对卷的方式制造，例如印刷报纸，然后印刷到轻巧而柔软的底材上。尽管它们仍需要进一步的工作来提高其耐用性，但这可以大大降低与运输和安装相关的成本。其他有前途的新型太阳能电池材料也在世界各地的实验室中进行开发，但尚未进入市场。
马修斯说：“多年来，已经出现了许多新的太阳能电池材料和公司，尽管如此，硅仍然是该行业的主要材料，并且已经使用了数十年。”
为什么会这样?他说：“人们一直说，阻碍新技术发展的因素之一是，建造大型工厂以实际大规模生产这些系统的成本实在太大了。” “对于一家初创公司来说，要想达到该技术在更广泛的太阳能行业中可能有利可图的规模，就很难跨越所谓的”死亡之谷”。”
Mathews说，但是在许多更专门的太阳能电池应用中，钙钛矿基太阳能电池的特殊质量(例如重量轻，柔韧性和透明性潜力)将提供显着的优势。通过最初专注于这些市场，一家新兴的太阳能公司可以逐步扩大规模，利用优质产品的利润来逐步扩大其生产能力。
他描述了各个实验室正在开发的钙钛矿基太阳能电池的文献，他说：“他们声称成本非常低。但是，只要工厂达到一定规模，他们就会声称成本很高。我想，我们已经看到了这一点。以前，人们声称一种新的光伏材料将比其他所有材料都便宜，而且比其他所有材料都好。那太好了，除了我们需要就如何实际获得该材料和技术的规模制定计划。”
首先，他说：“我们采用了我从未真正见过的方法：让我们实际模拟制造这些模块的成本与规模的关系。因此，如果您在一个小工厂里只有10个人， ，要想获利，您需要出售多少太阳能电池板?一旦达到规模，您的产品将变得有多便宜?”
他说，分析证实，要想直接进入屋顶太阳能或公用事业规模的太阳能装置市场，将需要非常大的前期资本投资。但是，“我们研究的是人们在物联网或建筑集成光伏市场中可能获得的价格。人们通常会在这些市场中支付更高的价格，因为它们更多地是一种专业产品。如果您的产品是灵活的，或者该模块可以放入建筑物的围护结构，则还可以提供更多的信息。”其他潜在的利基市场包括自供电微电子设备。
这样的应用将使进入市场变得可行，而不需要大量的资本投资。 “如果这样做的话，您需要向公司投资的资金要少得多，只需几百万美元，而不是几千万美元，这可以使您更快地发展一家盈利的公司。 ，“ 他说。
马修斯说：“这是他们在技术上以及通过实际制造和销售产品并确保其能够在现场生存的方式来证明自己的技术的一种方式，”而且，还只是为了证明您可以以一定的价格制造。”
他指出，已经有少数新兴公司试图将钙钛矿型太阳能电池推向市场，尽管它们中尚没有一个可以出售的实际产品。他说，这些公司采取了不同的方法，有些似乎正在着手进行这项研究概述的逐步增长方法。 “筹集最多资金的公司可能是一家名为牛津PV的公司，他们正在研究串联电池，”该公司将硅电池和钙钛矿电池结合在一起以提高整体效率。另一家公司是由Joel Jean博士创办的公司。 ’17(也是本文的合著者)和其他名为Swift Solar的公司正在研究柔性钙钛矿。还有一家名为Saule Technologies的公司，致力于生产可印刷钙钛矿。
马修斯说，研究小组在研究中使用的这种技术经济分析可以应用于多种其他与新能源相关的技术，包括可充电电池和其他存储系统，或其他类型的新型太阳能电池材料。
他说：“有许多科学论文和学术研究都探讨了一旦大规模生产一项技术将花费多少钱。” “但是很少有人真正看到小规模生产的成本是多少，影响规模经济的因素是什么?我认为许多技术都可以做到这一点，这将有助于我们加快从创新中获得创新的方式。实验室投放市场。”