- W Japonii w latach 2024–2025 rząd uruchomi narodową inicjatywę wspierającą elastyczne perowskitowe laminaty PV, w tym dotacje dla Sekisui Chemical na budowę 100 MW fabryki folii do 2027 roku, z celem ~20 GW mocy do 2040 roku.
- Elastyczne laminaty perowskitowe zamykają ogniwa między polimerowymi foliami barrierowymi i klejami, tworząc cienkie, lekkie arkusze, które mogą dopasować się do elewacji, membran, pojazdów, namiotów i urządzeń IoT.
- Najlepsze bariery mają WVTR ≈ 5,0 × 10^-3 g/m²/dzień i po 2000 godzinach w 85°C/85% RH zachowały 84% mocy.
- W 2025 roku odnotowano 29,88% certyfikowanej wydajności dla elastycznego tandemu perowskit/krzem w testach laboratoryjnych.
- Duży, elastyczny moduł o wymiarach 1,2 m × 1,6 m osiągnął 260–300 W i ważył 2,04 kg (ok. 147 W/kg).
- Anker zaprezentował parasol plażowy zasilany perowskitami na CES 2025.
- Koncepcje produkcji R2R mogą osiągnąć koszt ~0,7 USD/W przy produkcji na poziomie 1 000 000 m²/rok, z możliwością dalszych obniżek.
- W 2025 roku wielu producentów chińskich raportuje zgodność z IEC 61215/61730 i 3× przyspieszone starzenie, co sugeruje postęp w bankowalności.
- Główne wyzwanie bezpieczeństwa ołowiu to zastosowanie folii barierowych i uszczelnień oraz dodatków sekwestrujących Pb, a także plany recyklingu na koniec życia.
- Zastosowania elastycznych laminatów obejmują powłoki budynków, dachy, pojazdy i urządzenia IoT, a Expo 2025 pokazuje folie perowskitowe w przestrzeniach publicznych.
Ultracienkie ogniwa fotowoltaiczne z perowskitów laminowane na elastycznych foliach przechodzą z laboratorium na rynek. Japonia inwestuje dużo (miliardy), a pierwsze produkty i pilotaże już się pojawiają. Obietnica: lekkie źródło energii na zakrzywionych lub ograniczonych wagowo powierzchniach, z szybką, niskotemperaturową produkcją rolka‑do‑rolki. Wyzwania: trwałość (wilgoć/ciepło), bezpieczne zarządzanie ołowiem i certyfikacja bankowalności. [1], [2], [3]
Co rozumiemy przez „fotowoltaikę z perowskitów w elastycznych laminatach”
Perowskity to klasa materiałów krystalicznych, które bardzo wydajnie przekształcają światło w energię elektryczną i mogą być przetwarzane z tuszów w niskich temperaturach. Elastyczne laminaty zamykają te ogniwa pomiędzy polimerowymi foliami barierowymi i klejami (zamiast ciężkiego szkła), tworząc cienkie, lekkie arkusze słoneczne, które mogą się wyginać i dopasowywać do powierzchni takich jak elewacje, membrany, pojazdy, namioty i urządzenia IoT. [4][5] [6]
Typowy elastyczny stos wygląda tak (od przodu do tyłu):
- przezroczyste podłoże polimerowe (np. PET lub PI) z cienką warstwą przewodzącą,
- warstwy transportujące elektrony/dziury,
- absorber perowskitowy,
- cienka tylna elektroda (metal, węgiel lub przezroczysty przewodnik),
- klej enkapsulujący (POE/EVA/PIB itp.),
- ultrabarierowa folia tylna (aby chronić przed wodą/tlenem), plus uszczelnienia krawędzi. [7], [8]
Dlaczego laminaty są ważne: para wodna szybko uszkadza perowskity, więc współczynnik przenikania pary wodnej (WVTR) bariery i proces laminacji decydują o żywotności. W ostatnich testach moduły z najlepszą barierą w badaniu (WVTR ≈ 5,0 × 10⁻³ g/m²/dzień) zachowały 84% swojej mocy po 2 000 h w warunkach 85 °C/85% RH (Damp‑Heat). Słabsze bariery zawiodły znacznie szybciej. [9]
Co się zmieniło w latach 2024–2025?
- Narodowa inicjatywa Japonii. Rząd wspiera elastyczne perowskity, aby rzucić wyzwanie chińskiej dominacji w PV, w tym duże dotacje dla Sekisui Chemical na budowę 100 MW fabryki perowskitowych folii do 2027 roku. Celem Japonii jest ~20 GW mocy perowskitów do 2040 roku. [10], [11], [12]
- Pierwsze demonstracje bliskie konsumentom. Anker zaprezentował parasol plażowy zasilany perowskitem na CES 2025 (twierdzenia marketingowe są odważne i niezweryfikowane niezależnie), pokazując, jak perowskity mogą zasilać zakrzywiony, przenośny sprzęt. [13]
- Rekordy wydajności elastycznych ogniw. Naukowcy zgłosili 29,88% certyfikowanej wydajności dla elastycznego monolitycznego tandemu perowskit/krzem (mały obszar, urządzenie badawcze) — kamień milowy, który zmniejsza różnicę między elastycznymi a sztywnymi ogniwami. [14]
- Większe elastyczne moduły. Chiński startup wprowadził 1,2 m × 1,6 m elastyczny moduł o mocy 260–300 W i wadze zaledwie 2,04 kg (~147 W/kg), wskazując na wysoką moc właściwą na powierzchniach o ograniczonej nośności. (Twierdzenia producenta; wczesny etap.) [15]
- W kierunku bankowalności. Wielu chińskich producentów zgłosiło przejście przez reżimy niezawodności IEC 61215/61730 (a nawet 3× przyspieszone starzenie) — jak dotąd głównie dla sztywnych modułów perowskitowych, ale sygnalizuje to szybki postęp w kierunku standaryzowanej trwałości. [16]
„Kiedy masz technologię na bardzo wczesnym etapie, masz możliwość zaprojektowania jej lepiej.” — Joey Luther, NREL. [17]
Jak powstają elastyczne laminaty perowskitowe (i dlaczego hermetyzacja jest kluczowa)
- Wytwarzanie urządzeń w niskiej temperaturze
Warstwy perowskitowe i kontakty mogą być drukowane lub powlekane w temperaturze poniżej 150 °C i skalowane za pomocą narzędzi roll‑to‑roll — tej samej logiki produkcyjnej używanej do opakowań lub folii do baterii. Techniczno-ekonomiczne badanie z 2024 roku dotyczące w pełni R2R perowskitów prognozowało ~$0,7/W przy 1 000 000 m²/rok z możliwością dalszego spadku kosztów wraz ze skalowaniem linii. [18] - Laminacja i kleje
Konwencjonalna laminacja PV (dla modułów szklanych) wykorzystuje ~150–160 °C do sieciowania POE/EVA. Ta temperatura może zaszkodzić perowskitom, dlatego pojawiły się dwie strategie:- Zaprojektować ogniwo, aby przetrwało laminację próżniową w 150 °C (np. wewnętrzne bariery dyfuzyjne, ALD SnOₓ), lubObniżyć naprężenia/temperaturę laminacji za pomocą viskoelastycznych klejów na bazie PIB lub metod w temperaturze pokojowej/niskim ciśnieniu, ograniczając szok termiczny/mechaniczny. [19], [20], [21]
- Folie barierowe i uszczelnienia krawędzi
Wilgoć jest dominującym trybem awarii. Poza wysokiej jakości foliami barierowymi (często wielowarstwowymi stosami nieorganicznymi/organicznymi), uszczelniacze krawędzi (np. butylowe) i chemia klejów są dostosowywane, by blokować wodę i unieruchamiać ołów w przypadku uszkodzenia. W latach 2024–2025 liczne przeglądy i badania katalogują mocnych kandydatów na enkapsulanty i strategie sekwestracji ołowiu. [23], [24], [25]
„Ogniwa słoneczne z perowskitów… oferują unikalne możliwości… Jednak ich stabilność… jest słabsza w porównaniu z konwencjonalnym materiałem, co można poprawić przez… enkapsulację z użyciem folii barierowych.” — Prof. Takashi Minemoto, Uniwersytet Ritsumeikan [26]
Migawka wydajności (2025)
- Elastyczne tandemy w skali laboratoryjnej:29,88% certyfikowane (perowskit/krzem, mała powierzchnia). [27]
- Komercjalizacja modułów jednopołączeniowych: Zgłoszone elastyczne moduły 260–300 W przy 2,04 kg; inni zgłaszają 18,1% sprawności modułu (sztywny) potwierdzone przez NREL — wskazując na szybkie postępy na poziomie modułów. [28]
- Trwałość mechaniczna: Elastyczne ogniwa zachowujące ~96% sprawności po 10 000 zgięciach przy promieniu 5 mm zostały zgłoszone w badaniach z 2024 roku; tandemy z cienkim Si zachowały wydajność po 2 000 cyklach zginania. (Ustawienia testowe się różnią.) [29][30]
„Wprowadziliśmy koncepcję materiałów kompozytowych do projektowania interfejsów… osiągając wyniki nieosiągalne tradycyjną inżynierią interfejsów.” — Dr Guo Pengfei, HKUST. [31]
Gdzie elastyczne laminaty sprawdzają się najlepiej
- Powłoki budynków / membrany—dachy z ograniczeniem wagowym, zakrzywione elewacje, konstrukcje tymczasowe. W Japonii testowano perowskity w formie folii na elewacjach budynków, a Expo 2025 prezentuje folie perowskitowe w przestrzeniach publicznych. [32], [33]
- Pojazdy i mobilność—zakrzywione powierzchnie (dachy, owiewki), przyczepy i drony korzystają z wysokiego W/kg i dopasowania do kształtu. [34]
- Urządzenia przenośne i IoT—parasole, namioty, oznakowanie i urządzenia niskomocowe, gdzie ważniejsza jest reakcja na słabe oświetlenie i forma niż absolutny koszt $/W. [35]
Bezpieczeństwo i zrównoważony rozwój: kwestia ołowiu (i prawdziwe rozwiązania)
Większość wysokowydajnych perowskitów wykorzystuje niewielką ilość ołowiu. Ryzyko pojawia się, jeśli moduł zostanie uszkodzony i zamoczony. Środki zaradcze obejmują:
- Zewnętrzne: szczelne folie barierowe + solidne uszczelnienia krawędzi + enkapsulanty wiążące ołów, aby unieruchomić Pb w przypadku uszkodzenia laminatu.
- Wewnętrzne: domieszki i dodatki, które sekwestrują Pb wewnątrz mikrostruktury perowskitu; projekty ułatwiające recykling po zakończeniu eksploatacji. [36], [37], [38]
Najnowsze badania pokazują, że chemia laminacji i warstwy sekwestrujące mogą ograniczyć wyciek ołowiu o rzędy wielkości; przeglądy w 2025 roku podsumowują dostępne materiały (polimery, żywice, nanocząstki) i ścieżki cyrkularności. [39], [40]
Bankowalność i normy: jak będzie wyglądać „dobry” produkt
- Testy modułów: Pozytywne przejście IEC 61215/61730 to podstawa dla zewnętrznych instalacji PV. W 2025 roku producenci zgłaszali certyfikacje (głównie sztywnych perowskitów), w tym potrójną odporność na starzenie (3× wilgotność-ciepło/cyklowanie termiczne), co jest silnym wskaźnikiem trwałości. Elastyczne moduły muszą spełniać podobne lub dostosowane kryteria wraz z rozwojem norm. [41]
- Zgodność produkcyjna: Standardowa laminacja próżniowa w ~150 °C obciąża perowskity — dlatego należy stosować stos warstw odpornych na laminację lub kleje/prasy o niskim naprężeniu. [42][43]
- Wydajność barierowa: Kontrolowane badania wiążą WVTR bezpośrednio z przeżywalnością w warunkach wilgotności-ciepła; wybieraj folie o ultraniskim WVTR i sprawdzone uszczelnienia krawędzi. [44]
Koszty i ekonomia (wczesne, ale obiecujące)
- Powstające linie R2R (druk atramentowy/slot-die, blade, PVD/ALD dla kontaktów) mogą osiągnąć ~0,7 USD/W w skali przemysłowej, z dalszymi redukcjami dzięki efektowi uczenia się. LCOE zależy głównie od sprawności i żywotności; analizy sugerują, że perowskity stają się atrakcyjne, gdy moduły przekraczają ~20–24% i wytrzymują 15–25+ lat, szczególnie w lekkich/elastycznych niszach z oszczędnościami BOS. [45][46]
Drobny druk: realia z ostatnich dwóch lat
- Szum vs. twardnienie: Oprócz rzeczywistego postępu, niektórzy głośni pionierzy elastycznych rozwiązań mieli trudności finansowe (np. Saule Technologies zgłosiło poważne problemy w 2025 r.). Do efektownych demonstracji i marketingowych specyfikacji należy podchodzić z należytą ostrożnością. [47][48]
- Twierdzenia wymagają danych zewnętrznych: Wczesne urządzenia konsumenckie (jak parasol z perowskitu) podają imponujące sprawności, ale niezależna weryfikacja jest rzadka. Proś o certyfikowane raporty z testów. [49]
Jak ocenić elastyczny laminat perowskitowy dziś
Poproś dostawców o:
- Dowody certyfikacji: raporty z testów IEC 61215/61730 (lub równoważnych) dla dokładnej wersji produktu. [50]
- Specyfikacje barier: wartości WVTR/OTR laminatu i systemu uszczelnienia krawędzi; wyniki testów wilgotności (85 °C/85% RH) i UV. [51]
- Okno procesu termicznego: temperatura/czas laminacji i dowody, że urządzenie przetrwało proces (np. sprawność PCE przed/po laminacji, obrazy EL). [52]
- Dane mechaniczne: Promień zgięcia i liczba cykli, przy których zachowana jest wydajność ≥90–95%. [53]
- Zarządzanie ołowiem: Chemia enkapsulantu i środki wychwytywania ołowiu; dokumentacja BHP i plan recyklingu na koniec życia produktu. [54][55]
- Gwarancja i pilotaże terenowe: Lokalizacje, czas trwania i monitorowana wydajność rzeczywistych instalacji (najlepiej 12–24 miesiące+).
Cytaty ekspertów, których możesz użyć
- NREL (najpierw zrównoważony rozwój): „Kierowanie perowskitowych PV w stronę większej zrównoważoności ma obecnie najwięcej sensu.” — Joey Luther. [56]
- Uniwersytet Ritsumeikan (bariery mają znaczenie): „Stabilność… można poprawić poprzez… enkapsulację folią barierową.” — Takashi Minemoto. [57]
- HKUST (interfejsy projektowane): „Wprowadziliśmy koncepcję materiałów kompozytowych do projektowania interfejsów…” — Guo Pengfei. [58]
Perspektywy: na co zwracać uwagę
- Skalowanie linii typu filmowego (np. 100 MW Sekisui do 2027 r.) i jak zmieniają się uzyski w produkcji R2R. [59]
- Bankowalne okresy eksploatacji: Więcej zewnętrznych testów IEC (w tym dla produktów elastycznych), dłuższe dane z testów zewnętrznych i gwarancje ≥10–15 lat. [60]
- Bezpieczniejsze stosy: Szersze stosowanie klejów/folii wychwytujących ołów i logistyka recyklingu na koniec życia produktu. [61]
- Architektury hybrydowe: Tandemy cienkokrzemowe + perowskitowe na elastycznych nośnikach dla wyższej wydajności bez utraty elastyczności. [62]
Aktualne nagłówki i kluczowe raporty (aktualizacja na 15 sierpnia 2025)
- Japonia stawia 1,5 miliarda dolarów na ultracienkie elastyczne perowskity (polityka + rozwój przemysłu). [63]
- Qcells informuje o przełomie w dużych ogniwach perowskitowo-krzemowych (istotne dla tandemów/przyszłych laminatów). [64]
- Parasol perowskitowy firmy Anker sygnalizuje eksperymenty konsumenckie (specyfikacje niezweryfikowane). [65]
Najnowsze relacje: perowskitowe PV i elastyczne laminaty (2025)[66][67]
Dalsza lektura (wybrane badania i analizy)
- Produkcja rolowana i koszty: Nature Communications (2024) prognozuje ~0,7 USD/W w skali masowej. [68]
- Innowacje w laminacji: Kleje PIB o niskim naprężeniu (2024) oraz izostatyczna laminacja prasowa (2024). [69]
- Dowody na skuteczność folii barierowych: Badanie odporności na wilgoć wiążące WVTR z trwałością (2025). [70]
- Kamień milowy w elastycznych tandemach: 29,88% certyfikowane (2025). [71]
- Wdrażanie przemysłowe: migawki postępów w 2025 roku i wzrosty wydajności modułów. [72]
Podsumowanie
Elastyczne laminaty perowskitowe nie są już pomysłem rodem z science fiction. Dzięki poważnemu finansowaniu państwowemu, widocznym projektom pilotażowym i szybko rozwijającej się technologii enkapsulacji, są na dobrej drodze, by obsługiwać lekkie, dopasowujące się nisze, do których moduły szklane nie mają dostępu — i robić to na atrakcyjnych warunkach ekonomicznych, jeśli zostaną osiągnięte cele dotyczące trwałości. Zwracaj szczególną uwagę na jakość bariery, napięcia laminacji oraz niezależne certyfikaty, gdy zobaczysz kolejny nagłówek o „naklejce solarnej”. [73], [74], [75]
References
1. www.ft.com, 2. www.sciencedirect.com, 3. www.nature.com, 4. www.sciencedirect.com, 5. pubs.acs.org, 6. pubs.acs.org, 7. images.assettype.com, 8. link.aps.org, 9. en.ritsumei.ac.jp, 10. www.ft.com, 11. www.pv-tech.org, 12. techxplore.com, 13. www.theverge.com, 14. www.nature.com, 15. www.pv-magazine.com, 16. www.perovskite-info.com, 17. www.nrel.gov, 18. www.nature.com, 19. research-hub.nrel.gov, 20. www.nature.com, 21. images.assettype.com, 22. www.nature.com, 23. pubs.acs.org, 24. pubs.aip.org, 25. pubs.rsc.org, 26. en.ritsumei.ac.jp, 27. www.nature.com, 28. www.pv-magazine.com, 29. www.azocleantech.com, 30. www.nature.com, 31. techxplore.com, 32. www.sekisuichemical.com, 33. advanced.onlinelibrary.wiley.com, 34. automotive.messefrankfurt.com, 35. www.theverge.com, 36. pubs.aip.org, 37. pubs.acs.org, 38. www.nature.com, 39. onlinelibrary.wiley.com, 40. www.sciencedirect.com, 41. www.perovskite-info.com, 42. research-hub.nrel.gov, 43. www.nature.com, 44. en.ritsumei.ac.jp, 45. www.nature.com, 46. pubs.rsc.org, 47. www.perovskite-info.com, 48. www.pvtime.org, 49. www.theverge.com, 50. couleenergy.com, 51. en.ritsumei.ac.jp, 52. research-hub.nrel.gov, 53. www.azocleantech.com, 54. pubs.aip.org, 55. www.nature.com, 56. www.nrel.gov, 57. en.ritsumei.ac.jp, 58. techxplore.com, 59. www.pv-tech.org, 60. www.perovskite-info.com, 61. pubs.aip.org, 62. www.nature.com, 63. www.ft.com, 64. www.reuters.com, 65. www.theverge.com, 66. www.ft.com, 67. www.reuters.com, 68. www.nature.com, 69. www.nature.com, 70. en.ritsumei.ac.jp, 71. www.nature.com, 72. www.pv-magazine.com, 73. www.ft.com, 74. research-hub.nrel.gov, 75. www.perovskite-info.com
