So với các dây chuyền sản xuất quang điện silicon tinh thể đã hoàn thiện, việc thiết lập dây chuyền sản xuất perovskite phức tạp và đầy thách thức hơn đáng kể. Trong khi sản xuất mô-đun silicon tinh thể chủ yếu dựa vào các quy trình vật lý, sản xuất perovskite đòi hỏi các công thức hóa học phức tạp và thiết bị được tùy chỉnh cao, đặt ra những rào cản đặc thù cho quá trình công nghiệp hóa.
1. Sự khác biệt cơ bản trong quy trình sản xuất
Sản xuất Silic tinh thể:
Việc sản xuất các mô-đun silicon tinh thể chủ yếu dựa trên các phương pháp vật lý. Quy trình bắt đầu với polysilicon có độ tinh khiết cao, được chuyển đổi thành các thanh silicon thông qua lò kéo tinh thể. Tiếp theo là một loạt các bước bao gồm cắt, tạo vân, lắng đọng màng, khắc laser và cấy ion. Các công nghệ như pin TOPCon và BC (pin tiếp xúc mặt sau) đã cải tiến hơn nữa các khía cạnh cụ thể như lắng đọng màng và khắc laser. Phương pháp này được hưởng lợi từ nhiều thập kỷ tối ưu hóa và tiêu chuẩn hóa.
Sản xuất Perovskite:
Ngược lại, sản xuất perovskite phụ thuộc vàocông thức hóa họcMặc dù perovskite có cấu trúc phân tử cố định (ABX₃), nhưng sự đa dạng của các vật liệu có thể tạo nên cấu trúc này rất lớn, với hàng trăm dẫn xuất đã được phát triển. Mỗi vật liệu mới thường đòi hỏi thiết bị và quy trình riêng biệt, làm tăng đáng kể độ phức tạp của việc thiết lập dây chuyền sản xuất.
. Ví dụ,RenShuo Quảng NăngHiện nay, chúng tôi đang sử dụng phương pháp ướt để chế tạo các lớp màng perovskite, trong khi các lớp chức năng khác được tạo ra thông qua quá trình lắng đọng hơi vật lý hoặc bay hơi. Thực tiễn trong ngành rất đa dạng: một số sử dụng phương pháp lai khô-ướt, và một số khác thậm chí còn áp dụng phương pháp ướt cho tất cả các lớp chức năng. Sự thiếu đồng nhất này nhấn mạnh rằngquy trình perovskite vẫn chưa được chuẩn hóa.
2. Thách thức cốt lõi: Vật liệu và thiết bị
Tùy chỉnh và tích hợp thiết bị:
Vật liệu và thiết bị là hai rào cản cốt lõi trong mô hình dây chuyền sản xuất perovskite. Các nhà sản xuất cung cấp dịch vụ kỹ thuật trọn gói đặt mục tiêu giảm chi phí sản xuất bằng cách tăng cường vận chuyển thiết bị. Tuy nhiên, do thiếu thiết bị và quy trình thống nhất, các nhà sản xuất thiết bị hàng đầu đã chậm trễ trong việc triển khai các giải pháp thiết bị perovskite toàn diện.
Ví dụ,Meyer BurgerCông ty đã công bố kế hoạch huy động khoảng 2 tỷ yên vào tháng 5 để phát triển dự án công nghiệp hóa thiết bị pin mặt trời perovskite song song. Sau khi hoàn thành, dự án dự kiến sẽ sản xuất 20 bộ thiết bị mỗi năm, tạo ra doanh thu ước tính hàng năm là 4 tỷ yên và lợi nhuận ròng khoảng 600 triệu yên.
Hiện nay, các nhà sản xuất mô-đun perovskite chủ yếu sử dụngthiết bị bán tùy chỉnhCác nhà cung cấp thiết bị silicon tinh thể truyền thống hiện vẫn chưa thể đáp ứng tất cả nhu cầu của dây chuyền sản xuất perovskite. Ngay cả những nhà cung cấp trọn bộ thiết bị cũng gặp khó khăn trong việc kết nối hiệu quả giữa các thiết bị khác nhau. Trong bối cảnh tùy chỉnh này, các đơn đặt hàng từ một khách hàng riêng lẻ thường không đủ trang trải chi phí R&D của các nhà sản xuất thiết bị, dẫn đến các tình huống"biên lợi nhuận gộp không thấp nhưng lợi nhuận lại hạn chế".
Thách thức về vật chất:
Chi phí vật liệu vẫn là một vấn đề nổi bật.Vương Tuyết Ca, Phó Chủ tịchJi Dian Quảng Năng, đã lưu ý khi thảo luận về hoạt động kinh doanh giao hàng trọn gói tùy chỉnh của họ, tỷ lệ chi phí vật liệu trên mỗi watt linh kiện vẫn cao bất chấp những tiến bộ công nghiệp hóa. Việc trao đổi với các nhà cung cấp thượng nguồn và hạ nguồn cho thấy chu kỳ phát triển công suất perovskite rất dài đối với các nhà cung cấp vật liệu. Nếu không có sự hỗ trợ của các đơn hàng lớn và tập trung, việc giảm chi phí vật liệu không thể diễn ra trong một sớm một chiều và đòi hỏi nhiều bên tham gia thị trường hơn phải đầu tư. Mô hình giao hàng trọn gói tùy chỉnh có thể hỗ trợ đáng kể việc mở rộng năng lực của ngành.
3. Thiếu sự chuẩn hóa và tính đồng nhất của quy trình
Việc thiếu các quy trình chuẩn hóa là một rào cản quan trọng. Các công ty nhưRenShuo Quảng Năngsử dụng phương pháp ướt để chế tạo lớp perovskite, trong khi một số công ty khác sử dụng phương pháp lắng đọng hơi vật lý hoặc bay hơi cho các lớp chức năng khác. Một số công ty áp dụng phương pháp lai khô-ướt, và một số thậm chí còn sử dụng phương pháp ướt cho tất cả các lớp chức năng. Sự đa dạng này làm nổi bậtthiếu chuẩn hóa quy trình trên toàn ngành, khiến việc sao chép hiệu quả phòng thí nghiệm ở quy mô lớn và tích hợp thiết bị từ các nhà cung cấp khác nhau một cách liền mạch trở nên khó khăn.
4. Rào cản kinh tế và công nghiệp hóa
Mức độ tùy chỉnh cao cần thiết cho các dây chuyền sản xuất perovskite có nghĩa làđơn hàng của một khách hàng thường không đủ trang trải chi phí R&Dcủa các nhà sản xuất thiết bị. Điều này dẫn đến một nghịch lý: biên lợi nhuận gộp có vẻ khả quan, nhưng lợi nhuận tổng thể lại bị hạn chế. Hơn nữa, chi phí vật liệu đóng góp đáng kể vào tổng chi phí trên mỗi watt, và việc giảm chi phí này đòi hỏi những nỗ lực bền bỉ và sự tham gia rộng rãi hơn vào thị trường.
Kết luận: Con đường phía trước
Việc xây dựng các dây chuyền sản xuất perovskite gặp phải nhiều thách thức bắt nguồn từsự đa dạng về vật liệu, tùy chỉnh thiết bị và thiếu chuẩn hóa quy trình. Trong khi các công ty nhưMeyer Burgerđang đầu tư mạnh vào việc cải tiến các giải pháp thiết bị và các công ty trong ngành đang khám phá các mô hình phân phối tùy chỉnh để tăng năng lực, việc đạt được quy mô kinh tế và giảm chi phí sẽ đòi hỏi sự hợp tác liên tục trên toàn bộ chuỗi cung ứng, tăng cường chuẩn hóa và đổi mới công nghệ hơn nữa.
Hành trình hướng tới công nghiệp hóa perovskite vẫn đang trong giai đoạn đầu, nhưng với những nỗ lực chung trong việc giải quyết những thách thức cốt lõi này, công nghệ perovskite có tiềm năng cách mạng hóa ngành công nghiệp năng lượng mặt trời bằng cách mang lại hiệu suất cao hơn và chi phí thấp hơn trong tương lai.
