На думку міжнародної групи вчених, постійні інновації в технології фотоелектричних елементів вплинуть на процес розгортання сонячної енергетики в "багатотераватних масштабах" у наступні два десятиліття.
У статті, опублікованій у журналі Cell із відкритим доступом, група з десяти вчених спрогнозувала шляхи інновацій для основних технологій фотоелектричних елементів на найближчі п'ять років.
В даний час встановлена потужність фотоелектричних систем у всьому світі перевищує 1 терават (1000 ГВт), що становить 5-6% від світового виробництва електроенергії. Враховуючи "гостру необхідність" розгортання фотоелектричних систем у багатотераватних масштабах у найближчі два десятиліття для зниження викидів парникових газів, "сьогодні інновації в галузі фотоелектричних пристроїв є актуальними як ніколи раніше".
Дослідження, що продовжуються, призводять до "навіть мінімальних поліпшень" в ефективності, надійності та виробничої ефективності, "в майбутньому вплинуть", зазначивши, що ці фактори в сукупності роблять "все більш переконливою ціннісну пропозицію" для фотоелектричної генерації.
Незважаючи на те, що у 2022 році частка кристалічного кремнію на ринку становила 95%, у "майбутньому тераватному масштабі", коли фотоелектрика буде всюди, технології зможуть доповнювати один одного або комбінуватися.
Технологія кремнієвих фотоелектричних елементів, відома як TOPCon (tunnel oxide passivating contact), частка ринку якої становить 23%, до 2025 року "подолає" виробництво фотоелектричних елементів PERC (passivated emitter and rear cell) та "ймовірно, стане технологією вибору для виробництва нових елементів у США", - прогнозується у статті.
Фотоелементи із кристалічного кремнію наближаються до теоретичного максимуму ККД одноперехідних фотоелементів, що становить 29,4%.
Як і раніше, необхідні дослідження для розробки високотемпературних пасивуючих контактів з селективною зоною з обох сторін фотоелемента ("удосконалений TOPCon"), для покращення прозорості та провідності контактів технології гетеропереходу (HJT) ("удосконалений HJT"), а також для об'єднання новітніх технологій TOPCon зі структурою міждигітованого зворотного контакту (IBC) "що дозволить досягти граничної практичної ефективності 28%, можливо, вже до 2025 року".
Проте з наближенням до теоретичної межі "виявляється кілька нових режимів деградації: деградація, викликана носіями, і метастабільні дефекти", - зазначають вчені.
Промисловість "працює над скороченням або ліквідацією" використання дорогоцінних металів, таких як срібло для формування ліній сітки та індій, що використовується у прозорих провідних оксидах. Декілька фотоелектричних компаній та дослідницьких лабораторій оголосили про розробку фотоелементів HJT "з меншим споживанням індію або навіть без індію".