研究人员开发新的太阳能电池的发展路线图



材料称为钙钛矿展示了新一代太阳能电池的巨大潜力,但他们已经遇到了麻烦,在由硅基太阳能电池为主导的市场获得牵引力。现在,通过在MIT的研究人员和其他地方的研究概述了如何有前途的技术可以从实验室在全球太阳能市场移动到显著的地方的路线图。

钙钛矿,一个家庭的如这里所示由特定种类的分子结构的定义的材料,有对新种太阳能电池的巨大潜力。来自ag真人平台表演的一项新研究这些材料如何能在太阳能市场上站稳脚跟。图片:恭达尼洛夫,ag真人平台

在“技术经济”的分析表明,通过更高价值的利基市场开始,逐渐扩大,太阳能电池板制造商能够避免将被要求作出钙钛矿人造板硅大型公用事业规模的安装直接竞争的非常陡峭的初始投资成本在一开始。而不是让一个昂贵的初始投资,数亿甚至数十亿美元,以建立公用事业规模的生产厂,该小组发现,用更专业的应用开始可以在订单上更现实的初始投资来实现4000万$。

结果列于纸张在杂志中描述 焦耳 由ag真人平台博士后伊恩·马修斯,研究员马吕斯·彼得斯,机械工程托尼奥buonassisi,和其他五人在ag真人平台,卫斯理学院,并迅速太阳能有限公司的教授。

基于钙钛矿太阳能电池 - 其特征在于,其分子结构的特定结构的化合物的一大类 - 可以提供在太阳能装置的显着改善。它们的组分材料是廉价的,并且它们可以在卷到卷过程像印刷报纸制造,并且印刷到轻质和柔性背衬材料。这可以大大减少运输和安装的费用,但他们仍然需要进一步的工作,以提高其耐用性。其他有前途的新的太阳能电池材料也正在发展,在世界各地的实验室,但没有在市场上还没有取得进展。

“已经有很多的推出多年来新型太阳能电池材料公司,”马修斯说,“然而,尽管如此,硅仍然是占主导地位的材料在行业已经有几十年。”

为什么会这样? “人们总是说,拥有新技术回来的东西,一个是建设大型工厂实际的费用大规模生产这些系统仅仅是太多了,”他说。 “这是困难的启动过什么所谓的‘死亡之谷’,以提高数百万美元去的规模该技术今后在更广泛的太阳能行业是有利可图的需要。”

但也有不同的地方的特殊气质钙钛矿型太阳能电池,更专业的太阳能电池的应用,如重量轻,柔韧性,和潜在的透明度,将提供显著的优势,马修斯说。由最初集中在这些市场上,启动太阳能公司可以建立逐步向规模化,利用从高端产品的利润随着时间的推移,以扩大其生产能力。

描述在文献中钙钛矿为基础的各种实验室正在开发的太阳能电池,他说,“他们自称非常低的成本。但是一旦你的工厂达到了一定的规模他们声称它。我想,我们以前见过这个 - 人声称新的光伏材料将是比所有比所有其他更便宜的休息好。这是伟大的,但我们需要有一个计划,我们如何真正得到的材料和技术的规模。”

作为一个起点,他说,“我们采取的方法,我还没有看到任何人的见解:让我们实际模型来制造这些模块为尺度的函数的成本。所以,如果你只是有10人的小厂,多少你需要在为了推销自己的太阳能电池板是有利可图的?一旦你达到的规模,怎么会便宜你的产品变成什么?”

分析证实,试图直接跃入市场上为太阳能屋顶和公用事业规模的太阳能发电装置将需要非常大量的前期资本投资,他说。但是,“我们看了看价格的人可能在物联网,或光伏建筑一体化市场获得。人们通常支付更高的价格在这些市场,因为他们更专业化的产品。他们会付出多一点,如果你的产品是灵活的,或者如果模块装配到一个建筑围护结构“。其他潜在的利基市场包括自供电微电子器件。

这样的应用会使得进入市场是可行的,而不需要大规模的资本投资。 “如果你这样做,你需要投资于你的公司数量多,要少得多,几百万美元,而不是几十或几百百万美元的数量级上,这可以让你更快地开发一个赚钱的公司,“ 他说。

“这是一个办法让他们证明自己的技术,无论从技术上和实际构建和销售产品,并确保它生存在野外,”马修斯说,“而且,只是为了证明可以制造在一定的价格点“。

已经有合作,试图将钙钛矿型太阳能电池市场启动少数几家公司,他指出,虽然他们都还没有对销售的实际产品。该公司采取了不同的方法,有的似乎是在一种通过这项研究概述一步一步的增长方式着手,他说。 “可能是公司,公司提出的最有钱的是一个叫牛津光伏的公司,他们正在寻找串联细胞”,其包括硅和钙钛矿细胞提高整体效率。另一家公司是一个由乔尔·吉恩博士'17(谁也是本文的共同作者)等人,迅速叫太阳,这是工作的灵活钙钛矿开始。并有一家名为Säule酒店技术,在打印的钙钛矿工作。

马修斯说,那种技术经济分析在其研究中使用的团队可以应用到各种其他新能源相关技术,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。

“有许多科学论文和学术研究,看看它要花多少钱制造技术,一旦它在规模,”他说。 “但很少有人真正看到要花多少钱在非常小的规模成本,哪些是影响规模经济的因素是什么? ,我认为这可以为许多技术来完成,这将帮助我们加速我们如何让创新从实验室到市场“。

该研究小组还包括ag真人平台校友莎拉·索菲亚博士'19罪成SIAH博士'15,韦尔斯利学院的学生埃里卡马,和前ag真人平台博士后哈努莱恩。这项工作是由欧盟的展望2020研究和创新计划,马丁家族社会可持续发展的研究员,美国支持能源,外壳,通过MIT能源问题的倡议,并为研究和技术新加坡 - ag真人平台联盟的部门。