Na bijna 50 jaar industrialisatie vertragen de rendementsverbeteringen bij kristallijnsiliciumzonnecellen, zo constateert marktonderzoeksbureau InfoLink. De efficiëntie stijgt nog slechts langzaam en de belangrijkste kostendrijvers voor de sector verzwakken geleidelijk. Tegelijkertijd kampt de markt met overcapaciteit en geopolitieke spanningen die de energietransitie verstoren. De sector verschuift daardoor van schaalvergroting naar efficiëntiegericht en duurzaam groeibeleid.
Snelste technologieontwikkeling ooit
Volgens de wereldwijde database voor zonnecelrendement van het Amerikaanse National Laboratory of the Rockies hebben perovskietzonnecellen een bijna exponentiële rendementsgroei doorgemaakt in een veel kortere ontwikkelperiode dan kristallijn silicium. Dit maakt perovskiet de snelst verbeterende technologie in de geschiedenis van de mondiale pv-industrie. De technologie toont bovendien grote potentie voor opschaling naar massaproductie.
Op dit moment kunnen de meeste fabrikanten in het laboratorium een efficiëntie van meer dan 30 procent bereiken bij kleine zonnecellen, voornamelijk door tandemarchitecturen waarbij perovskiet met silicium wordt gecombineerd. Dit onderstreept het rendementspotentieel van deze technologie. LONGi en JinkoSolar hebben zelfs een wereldrecord van circa 35 procent behaald voor kleine tandemzonnecellen. Veel traditionele zonnecelfabrikanten versnellen hun onderzoek naar en commercialisering van perovskiet-tandemtechnologie.
Grotere formaten volgen
Hoewel opschaling enig rendementsverlies met zich meebrengt, hebben meerdere fabrikanten aangetoond dat zij perovskiet-producten kunnen maken met een formaat van 2 vierkante meter of groter. Dit segment met grotere formaten, voornamelijk gedreven door opkomende perovskiet-bedrijven, geeft volgens de marktonderzoekers krachtige impulsen aan de transitie van perovskiet richting massaproductie.
‘Op basis van specificaties van massaproductie-producten van toonaangevende perovskiet-fabrikanten leveren enkellaagse perovskiet-modules over het algemeen een efficiëntie op van 16 tot 20 procent’, duidt de InfoLink-analisten. ‘Dit ligt nog onder de efficiëntielat voor in massa geproduceerde kristallijne siliciummodules. Ze blijven ook aanzienlijk achter op het gebied van stabiliteit in massaproductie, uniformiteit bij grote oppervlakken en levensduur van modules.’
2T, 3T en 4T
Tandemmodules bieden volgens hen daarentegen nu rendementen die boven die van conventionele kristallijne siliciumproducten liggen. ‘Met hun prominente prestatievoordelen zijn tandems het kernpad geworden voor perovskiet-technologie om commerciële doorbraken en opschaling te bereiken. Het structurele ontwerp voor tandemzonnecellen heeft zich ontwikkeld tot 3 belangrijke technologische routes: two-terminal (2T), three-terminal (3T) en four-terminal (4T) tandems. Deze routes verschillen aanzienlijk in structureel ontwerp, elektrische configuratie, fabricageproces, materiaalsysteem, voordelen en uitdagingen.’
Mondiale race om investeringen
‘Als kerntechnologie voor de volgende generatie zonne-energie is perovskiet een strategisch slagveld geworden in de mondiale transitie naar schone energie’, vervolgt het marktonderzoeksbureau. ‘Grote economieën zoals de Verenigde Staten, Europa en Japan hebben speciale subsidies en industriële steunmaatregelen geïntroduceerd. De financiële steun van China voor de perovskiet-industrie wordt gekenmerkt door beperkte transparantie en lage publieke openbaarmaking. Aan de industrialisatie-uitkomsten te zien is China volledig begonnen aan de sprint richting gigawatt-schaal massaproductie en bevindt het land zich stevig in de eerste divisie van de mondiale perovskiet-commercialisering.’
Gouden periode breekt aan
Perovskiet-zonne-energie heeft de proof-of-concept-validatie voltooid, doorbraken in laboratoriumefficiëntie bereikt en kleinschalige pilotproductie geverifieerd. Dit markeert volgens InfoLink een kritiek keerpunt in de overgang van technologie-exploratie naar massaproductie op gigawattschaal. Als next-generation kerntechnologie met het potentieel om het conventionele zonne-energielandschap te ontwrichten, heeft perovskiet kristallijn silicium overtroffen in efficiëntie door tandemarchitecturen.
‘Op dit moment vertoont de industrie uiteenlopende prestaties’, aldus InfoLink. ‘Toonaangevende traditionele kristallijn siliciumspelers versnellen de inzet van tandemtechnologie op basis van financierings- en capaciteitsvoordelen, terwijl opkomende technologie-startups doorbraken blijven boeken op belangrijke massaproductiegebieden zoals fabricage op grote oppervlakken en stabiliteitsoptimalisatie. Er blijven echter kernuitdagingen bestaan, waaronder de efficiëntiekloof tussen enkellaagse perovskiet-producten en kristallijn silicium/tandems, de noodzaak om stabiliteit op lange termijn te verbeteren en kostenbeheersing in geschaalde productie.’
Naarmate gigawatt-schaal massaproductielijnen geleidelijk worden ingezet en doorbraken ontstaan in de lokalisering van belangrijke materialen en apparatuur, staat perovskiet-zonne-energie in de ogen van InfoLink op het punt een gouden ontwikkelingsperiode binnen te gaan. ‘Deze periode wordt gekenmerkt door snellere efficiëntie-iteratie, snelle kostendalingen en bredere toepassingsscenario’s. Voor bedrijven zal het vermogen om first-mover-voordelen veilig te stellen op sleutelgebieden zoals tandemtechnologie-routeselectie, doorbraken in processchaalbaarheid en ontwikkeling van supply chain-ecosystemen hun marktpositie in de next-generation pv-industrie bepalen.’