出典：nsenergybusiness.com
オックスフォードPVは、来年、ペロブスカイトシリコンベースの太陽電池を住宅の屋上市場に販売する最初の企業になります。
オックスフォードPVは、ペロブスカイトの薄膜を従来のシリコン一次電池に適用する「タンデム」コンセプトを採用しています（クレジット：オックスフォードPV）
「ペロブスカイト企業」と自称するオックスフォードPVは、太陽光発電による全電気の未来のキープレーヤーになることを計画しています。ModernPowerSystems誌のライターであるJames Varleyは、会社はその目標を達成することを目指しています。
来年、すべてが計画通りに進めば、オックスフォードPVはペロブスカイトシリコンベースの太陽電池を住宅の屋上市場に販売する最初の会社になるでしょう。 それらは潜在的にゲームを変える効率を持ち、現在の既存の技術であるシリコンのみのセルよりも約20％高くなります。
オックスフォードPVは、ペロブスカイトの薄膜を従来のシリコン一次（または底部）セルに適用する「タンデム」コンセプトを採用しています（ペロブスカイトの厚さはシリコンの約1/200です）。
このタンデムアプローチは、特に高エネルギーの青い端で、太陽スペクトルの特定の部分をキャプチャする能力を向上させます。つまり、シリコン上のペロブスカイトタンデムセルの理論効率は43％であるのに対し、シリコンのみの場合は29％です。セル。
実際には、これまでに設置された住宅用シリコンPVの平均効率は15〜20％の範囲ですが、シリコンの「現実世界」の最大値は約26％と推定されています。
初期の商業生産されたオックスフォードPVタンデムセルは、当初約27％の効率を達成することが期待されていますが、同社は、技術が今後数年間で発展するにつれて着実な改善を期待しています。 「このテクノロジーを30％を超えるものにするための明確なロードマップがあります」と、CEOのFrankAverdungは述べています。
OxfordPVのCTOであるChrisCase博士は、同社がペロブスカイト-Siタンデムに専念することを決定した2014年以来、太陽電池の効率を平均して年間約1パーセントポイント向上させ、道を切り開いたと述べています。そして、この技術を30代後半までさらに発展させるための理論的基盤。
オックスフォードPV技術を採用した研究セルは、すでに29.52％（米国国立再生可能エネルギー研究所の認定）を達成しています。これは、ペロブスカイト-Siタンデムセルの世界記録であり、単一接合の研究セル（現在の記録では、 29.2％は、GaAsを採用したセルによって保持されています。
ペロブスカイトは、1839年に天然に存在する鉱物の形（CaTiO3）で最初に発見されました（偶然にも、光起電力効果が最初に観察されたのと同じ年、Chris Caseは指摘しています）。 しかし、太陽電池の材料としての合成ペロブスカイトの大きな可能性が完全に認識されたのは、過去10年ほどのことです。
オックスフォード大学の彼の研究室から移管された太陽電池技術を商業化するために2010年にオックスフォードPVを共同設立したヘンリー・スネイス教授（そして同社の最高科学責任者）は、特にサイエンス誌に掲載された論文を通じて、これに重要な役割を果たしました。 2012年に、金属ハロゲン化物ペロブスカイトを採用した実行可能な固体太陽電池技術について説明しました。
過去10年間の進歩は著しく急速であり、ペロブスカイトは太陽電池分野への関心を高めています。
太陽電池アプリケーションで使用されるすべての材料と同様に、ペロブスカイト（一般的な化学式はABX3、AとBは陽イオン、Xは陰イオン）は半導体です。
「ペロブスカイトは、今後50〜100年間、フォトニクスとエレクトロニクスに遍在するでしょう」とクリスケースは信じています。 「それは素晴らしい素材です。」
材料科学の観点から、「独自性があり、それがとても良い理由です」と彼は付け加えます。 「各原子は、互いに積み重ねられ、ねじられた八面体のセットとして方向付けられています。 そのねじれは「異常な」高い光電流拡散を可能にし、それはこの構造にかなり独特であり、人々はこの特性を利用しています…これは素晴らしいです、それは信じられないほど変形的です。」
また、合成ペロブスカイトに使用される材料は豊富で、セル出力の単位あたりの使用量は非常に少ないです。 「したがって、リソースの観点から、テクノロジーは多くのTWレベルに拡張することができます」とCase氏は言います。
オックスフォードPV技術を使用したセルとモジュールは、記録的な効率を実証するだけでなく、「国際電気標準会議による外部で測定された業界標準の信頼性テストにも合格しています」と彼は付け加えています。
市場への道
「科学者たちは彼らの仕事をしました」とフランク・アヴェルダンは言います。 「彼らは資料を特定しました。 彼らは構造を作りました。 彼らはそれを安定させることに取り組み、耐久性と寿命に関する懸念に取り組んできました。 今の答えを見つけなければならない問題は、どうやってそれを商品化するかということです。」
課題は、ほとんどすべての新興企業が何か新しいことに直面していることだと彼は言います。 「あなたには確立された市場があります。 あなたは市場のプレーヤーを確立しました。 あなたはかなり良いものを持っています。 しかし、どうやって人々にそれを受け入れさせるのですか？ どうやってそれを実現させるのですか？」
彼が指摘するように、確立されたプレーヤーは数十億ドル規模の企業であり、製造インフラストラクチャに数十億ドルを投資してきました。 「彼らはそれらすべてを廃棄して何か新しいことをすることに本当に興味がありますか？」 Averdungに尋ねます。
良いニュースは、シリコンを一次電池とするオックスフォードPVタンデム技術は、既存の製造技術の投棄を必要とせず、「業界を混乱させない」ということです。これは大きなメリットです。
「シリコンの「一次」電池の上に薄膜ペロブスカイト電池を置くと、それでも同じ形状係数を持ち、従来のSi電池のように見えますが、出力電圧は高くなります」とAverdung氏は言います。 「同じツールを使用して、同じモジュールに挿入できます。 パネルサイズは同じです。 すべて同じです。 しかし、はるかに多くの電力が得られます。」
外観に関しては、エンドユーザーは「少し見栄えがする」ことを除いて、大きな違いに気付くことはありません、と彼は付け加えます。
2015年、オックスフォードPVは、タンデムセルが実現可能であることを実証しましたが、「必要なフォームファクターにする」必要があったため、パイロット生産ラインまたは「中古工場」が必要でした。
まさにそのような工場がドイツのブランデンブルクアンデアハーフェルで発見され、2016年に買収されました。「当時は大きすぎましたが、2017年に稼働していた薄膜パイロットラインにはぴったりでした」 」とAverdungは言います。
「パイロットラインの役割は、本質的に製品の最適化であり、オックスフォードラボからすべての結果を取得し、フォームファクターごとにスケールアップし、業界標準のテストを実行して、セルが必要なものを達成していることを確認しました。信頼性と長期安定性、そして業界のニーズへの対応。」
数年間、オックスフォードPVは、太陽光発電事業の非常に大規模な企業である共同開発パートナーと協力し、「基本的に業界が何を望んでいるかを教えてくれました」とAverdung氏は言います。
しかし2018年に、彼は「すべてが変わった」と付け加え、同社は「テクノロジーの商業化への最善かつ最速のルートは、自分たちでそれを行うことであり、テクノロジーのすべてのパラメーターを管理できるようにすることです。市場に出たとき、その製品が顧客の要求に完全に適合していることは確かでした。」
これは会社がそれにお金を入れる投資家を見つけることを要求し、それが製造事業を立ち上げることを可能にしました。 「私たちは幸運でした」とAverdungは言います。多くの支援投資家が見つかりました。 同社の大株主には現在、Equinor、Legal &アンプが含まれています。 General Capital、Goldwind、Meyer-Burger。
投資家が会社に投入した資金により、以前に取得したブランデンブルク工場をアップグレードし、すでにそこにあるパイロットラインに加えて、施設の別の場所に完全なタンデムセル製造ラインを確立することができました。
これは、ペロブスカイトオンシリコンタンデム太陽電池の世界初の量産ラインであり、来年の第2四半期頃に100メガワット（MW）の初期目標容量を達成する予定です。
セルはモジュールメーカーに販売されており（準備はすでに整っています）、最初のターゲット市場は「プレミアム」住宅用屋上セクターです。 市場のこのセグメントでは、スペースが重要な制約であり、オックスフォードPVタンデムセルによって提供される電力密度の増加は特に魅力的です。
オックスフォードPVは、設備の耐用年数にわたってはるかに多くの電力が生成されるため、高効率モジュールにかなりのプレミアムを支払う意欲があると考えています。
Averdung氏は、セルのコストが住宅の屋上太陽光発電設備の総コストに占める割合は比較的小さいため、セルのコストの増加は、出力の増加のメリットと比較して、全体的な経済性に与える影響は比較的小さいと指摘しています。
ギガファクトリーに向けて
100MWの製造ラインと住宅用屋上市場はほんの始まりに過ぎないと見られています。 オックスフォードPVのビジョンは、主流のソーラー技術としてペロブスカイトを備えた全電気の世界です。 同社の最新の資金調達ラウンドが「ギガファクトリーである次のステップを計画する手段」を与えることが期待されている、とAverdungは言います。
彼は、2024年末までに2ギガワット（GW）の生産能力を稼働させ、その後、年間約2GWを追加して、10年の終わりまでに10GW以上に達することを望んでいます。
当初、ターゲット市場はすでに述べたように、高級住宅の屋上ですが、「これは、GW規模の生産に入ると変化し、さらに、小規模な商業用屋上セクターに対応できるようになります」とAverdung氏は言います。 、および「5GW以降に移行するとすぐに、ユーティリティ規模に到達できるようになります」。
公益事業規模では、「それはすべてLCOEに関するものです」と彼は観察し、「土地のコストが管理可能であると仮定します」、そして5 GWの生産能力では、「私たちのLCOEは他の誰よりも競争力がありますが、それにはもちろん、数年」。
結局、「私たちは太陽光発電の主要なプレーヤーの1人になるつもりです」とAverdungは言います。 そして、クリス・ケースがペロブスカイトの「魔法」と呼ぶものを習得することが、その野心を達成するための鍵であることが証明される可能性があります。