कैसे ऑक्सफोर्ड पीवी एक संभावित सौर-संचालित ऑल-इलेक्ट्रिक भविष्य में एक प्रमुख खिलाड़ी बनने की योजना बना रहा है

स्रोत: nsenergybusiness.com

ऑक्सफोर्ड पीवी अगले साल आवासीय रूफटॉप बाजार में पेरोव्स्काइट-सिलिकॉन-आधारित सौर सेल बेचने वाली पहली कंपनी बन जाएगी।

ऑक्सफोर्ड पीवी एक "अग्रानुक्रम" अवधारणा को नियोजित करता है जिसमें एक पारंपरिक सिलिकॉन प्राथमिक सेल पर पेरोव्स्काइट की एक पतली फिल्म लागू होती है (क्रेडिट: ऑक्सफोर्ड पीवी)

ऑक्सफ़ोर्ड पीवी, जो खुद को "पेरोव्स्काइट कंपनी" के रूप में वर्णित करता है, सौर-संचालित ऑल-इलेक्ट्रिक भविष्य के रूप में जो देखता है उसमें एक प्रमुख खिलाड़ी बनने की योजना बना रहा है। मॉडर्न पावर सिस्टम्स पत्रिका के लेखक जेम्स वर्ली इस पर एक नज़र डालते हैं कि कैसे कंपनी का लक्ष्य उस लक्ष्य तक पहुंचना है।

अगले साल, अगर सब कुछ योजना के अनुसार होता है, तो ऑक्सफोर्ड पीवी आवासीय रूफटॉप बाजार में पेरोसाइट-सिलिकॉन-आधारित सौर सेल बेचने वाली पहली कंपनी बन जाएगी। उनके पास संभावित रूप से गेम-चेंजिंग दक्षता होगी, जो मौजूदा मौजूदा तकनीक, सिलिकॉन-केवल कोशिकाओं की तुलना में लगभग 20% अधिक होगी।

ऑक्सफ़ोर्ड पीवी एक "टेंडेम" अवधारणा को नियोजित करता है जिसमें पेरोसाइट की एक पतली फिल्म एक पारंपरिक सिलिकॉन प्राथमिक (या नीचे) सेल पर लागू होती है (पेरोव्स्काइट की मोटाई सिलिकॉन की लगभग 1/200 वीं होती है)।

यह अग्रानुक्रम दृष्टिकोण सौर स्पेक्ट्रम के विशिष्ट भागों को पकड़ने की क्षमता में सुधार करता है, विशेष रूप से उच्च-ऊर्जा, नीले सिरे पर, जिसका अर्थ है कि पेरोव्स्काइट-ऑन-सिलिकॉन अग्रानुक्रम सेल में केवल सिलिकॉन के लिए 43% बनाम 29% की सैद्धांतिक दक्षता सीमा है। कोशिकाएं।

व्यवहार में, आज तक स्थापित आवासीय सिलिकॉन पीवी की औसत दक्षता 15-20% की सीमा में है, जबकि सिलिकॉन के लिए अधिकतम "वास्तविक दुनिया" लगभग 26% होने का अनुमान है।

शुरुआती व्यावसायिक रूप से उत्पादित ऑक्सफ़ोर्ड पीवी टंडेम कोशिकाओं से शुरू में लगभग 27% की दक्षता हासिल करने की उम्मीद है, लेकिन कंपनी आने वाले वर्षों में प्रौद्योगिकी के विकास के रूप में स्थिर सुधार की उम्मीद करती है। सीईओ फ्रैंक एवरडंग कहते हैं, "इस तकनीक को 30% से आगे ले जाने के लिए हमारे पास एक स्पष्ट रोडमैप है।"

ऑक्सफ़ोर्ड पीवी में सीटीओ डॉ क्रिस केस, नोट करते हैं कि 2014 के बाद से, जब कंपनी ने विशेष रूप से पेरोसाइट-सी टेंडेम पर ध्यान केंद्रित करने का फैसला किया है, तो इसने अपने सौर सेल की दक्षता में औसतन प्रति वर्ष औसतन एक प्रतिशत की वृद्धि की है और एक पथ है और सैद्धांतिक नींव इस तकनीक को उच्च 30 के दशक तक सभी तरह से विकसित करने के लिए।

ऑक्सफोर्ड पीवी तकनीक को नियोजित करने वाले एक शोध सेल ने पहले ही 29.52% (यूएस नेशनल रिन्यूएबल एनर्जी लेबोरेटरी द्वारा प्रमाणित) हासिल कर लिया है, पेरोसाइट-सी टेंडेम कोशिकाओं के लिए एक विश्व रिकॉर्ड और किसी भी एकल-जंक्शन अनुसंधान सेल (जिसके लिए वर्तमान रिकॉर्ड, 29.2%, GaAs को नियोजित करने वाले सेल द्वारा आयोजित किया जाता है)।

पेरोव्स्काइट को पहली बार 1839 में अपने प्राकृतिक रूप से पाए जाने वाले खनिज रूप (CaTiO3) में खोजा गया था (संयोग से उसी वर्ष जब फोटोवोल्टिक प्रभाव पहली बार देखा गया था, क्रिस केस बताते हैं)। लेकिन यह केवल पिछले दस वर्षों में या सौर कोशिकाओं के लिए एक सामग्री के रूप में सिंथेटिक पेरोव्स्काइट्स की विशाल क्षमता को पूरी तरह से मान्यता दी गई है।

प्रोफेसर हेनरी स्नैथ, जिन्होंने 2010 में ऑक्सफ़ोर्ड पीवी की सह-स्थापना की, ऑक्सफ़ोर्ड विश्वविद्यालय में अपनी प्रयोगशाला से स्थानांतरित सौर प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण के लिए (और कंपनी के मुख्य वैज्ञानिक अधिकारी हैं), ने इसमें महत्वपूर्ण भूमिका निभाई है, विशेष रूप से विज्ञान में प्रकाशित एक पेपर के माध्यम से। 2012 में, धातु हलाइड पेरोसाइट को नियोजित करने वाली एक व्यवहार्य ठोस-राज्य सौर सेल प्रौद्योगिकी का वर्णन।

पिछले 10 वर्षों में प्रगति उल्लेखनीय रूप से तेज रही है और पेरोसाइट सौर क्षेत्र में बढ़ती रुचि को आकर्षित कर रहे हैं।

सौर सेल अनुप्रयोगों में उपयोग की जाने वाली सभी सामग्रियों की तरह, पेरोव्स्काइट्स - जिसके लिए सामान्य रासायनिक सूत्र ABX3 है, जहां A और B धनायन हैं और X आयन है - अर्ध-चालक हैं।

"अगले 50-100 वर्षों के लिए पेरोव्स्काइट्स फोटोनिक्स और इलेक्ट्रॉनिक्स में सर्वव्यापी होंगे," क्रिस केस का मानना ​​​​है। "यह आश्चर्यजनक सामग्री है।"

सामग्री विज्ञान के दृष्टिकोण से, "एक विशिष्टता है, इसलिए यह बहुत अच्छा है," वे कहते हैं। "प्रत्येक परमाणु ऑक्टाहेड्रा के एक सेट के रूप में उन्मुख होता है जो एक दूसरे के ऊपर ढेर होते हैं, और मुड़ जाते हैं। वह मोड़ 'विसंगतिपूर्ण' उच्च फोटोकुरेंट प्रसार की अनुमति देता है, और यह इस संरचना के लिए काफी अद्वितीय है, और लोग इस संपत्ति का शोषण कर रहे हैं ... यह सामान बहुत अच्छा है, यह अविश्वसनीय रूप से परिवर्तनकारी है।"

इसके अलावा, सिंथेटिक पेरोव्स्काइट्स के लिए उपयोग की जाने वाली सामग्री प्रचुर मात्रा में है, और सेल आउटपुट की प्रति यूनिट उपयोग की जाने वाली राशि बहुत कम है। "तो, संसाधनों के दृष्टिकोण से, प्रौद्योगिकी कई TW स्तर तक बढ़ाने में सक्षम है," केस कहते हैं।

और ऑक्सफोर्ड पीवी तकनीक का उपयोग करते हुए रिकॉर्ड दक्षता, कोशिकाओं और मॉड्यूल का प्रदर्शन करने के साथ-साथ "अंतर्राष्ट्रीय इलेक्ट्रोटेक्निकल कमीशन से बाहरी रूप से मापा उद्योग-मानक विश्वसनीयता परीक्षण भी पारित किया है," उन्होंने आगे कहा।

बाजार जाने का रास्ता

"वैज्ञानिकों ने अपना काम किया है," फ्रैंक एवरडंग कहते हैं। “उन्होंने सामग्री की पहचान कर ली है। उन्होंने ढांचा तैयार किया है। उन्होंने इसे स्थिर बनाने पर काम किया है और स्थायित्व और जीवनकाल के बारे में चिंताओं को दूर किया है। अब हमें जिस प्रश्न का उत्तर तलाशना है, वह यह है कि हम इसका व्यावसायीकरण कैसे करें?"

उनका कहना है कि चुनौती वह है जिसका सामना हर स्टार्ट-अप को कुछ नया करना पड़ता है। "आपके पास एक स्थापित बाजार है। आपने बाजार के खिलाड़ी स्थापित किए हैं। आपके पास कुछ बेहतर है। लेकिन आप लोगों को इसे गले लगाने के लिए कैसे प्राप्त करते हैं? आप इसे कैसे करते हैं?"

जैसा कि वह बताते हैं, स्थापित खिलाड़ी मल्टीबिलियन-डॉलर की कंपनियां हैं और उन्होंने एक विनिर्माण बुनियादी ढांचे में अरबों का निवेश किया है। "क्या वे वास्तव में उस सब को खत्म करने और कुछ नया करने में रुचि रखते हैं?" एवरडुंग पूछता है।

अच्छी खबर यह है कि प्राथमिक सेल के रूप में सिलिकॉन के साथ ऑक्सफोर्ड पीवी टंडेम तकनीक को मौजूदा विनिर्माण प्रौद्योगिकी को बंद करने की आवश्यकता नहीं है और यह "उद्योग को बाधित नहीं करता है", और यह एक बड़ा लाभ है।

"जब हम सिलिकॉन 'प्राथमिक' सेल के ऊपर एक पतली फिल्म पेरोव्स्काइट सेल डालते हैं, तब भी इसका एक ही रूप कारक होता है और अभी भी एक पारंपरिक सी सेल की तरह दिखता है, लेकिन आउटपुट वोल्टेज अधिक होता है," एवरडंग कहते हैं। "आप एक ही उपकरण का उपयोग कर सकते हैं और उन्हें एक ही मॉड्यूल में सम्मिलित कर सकते हैं। पैनल का आकार समान है। सब कुछ एक ही है। लेकिन आपको काफी अधिक बिजली मिलती है। ”

उपस्थिति के मामले में अंतिम उपयोगकर्ता को कोई बड़ा अंतर नहीं दिखाई देगा, सिवाय इसके कि यह "थोड़ा अच्छा लगेगा", उन्होंने आगे कहा।

2015 में, ऑक्सफोर्ड पीवी ने प्रदर्शित किया कि अग्रानुक्रम सेल संभव था, लेकिन "इसे आवश्यक रूप कारक में लाने" की आवश्यकता थी, वह बताते हैं, इसलिए एक पायलट उत्पादन लाइन या "प्रयुक्त कारखाने" की आवश्यकता होती है।

बस ऐसी ही एक फैक्ट्री जर्मनी के ब्रैंडेनबर्ग एन डेर हावेल में मिली थी और 2016 में अधिग्रहित की गई थी। "यह उस समय हमारे लिए बहुत बड़ा था लेकिन हमारी पतली-फिल्म पायलट लाइन के लिए एकदम फिट था", जो 2017 में चल रहा था और चल रहा था। , "एवरडुंग कहते हैं।

"पायलट लाइन की भूमिका अनिवार्य रूप से उत्पाद अनुकूलन थी, और अभी भी है, ऑक्सफोर्ड प्रयोगशाला से सभी परिणाम लेना और उन्हें फॉर्म-फैक्टर-वार स्केलिंग करना और यह सत्यापित करने के लिए उद्योग-मानक परीक्षण करना कि कोशिकाएं आवश्यक प्राप्त कर रही हैं विश्वसनीयता और दीर्घकालिक स्थिरता, और उद्योग की जरूरतों को पूरा करना। ”

कुछ वर्षों के लिए, ऑक्सफोर्ड पीवी ने एक संयुक्त विकास भागीदार के साथ काम किया, जो फोटोवोल्टिक व्यवसाय में एक बहुत बड़ी कंपनी है, "मूल रूप से हमें बता रही है कि उद्योग क्या चाहता है", एवरडंग कहते हैं।

लेकिन 2018 में, उन्होंने कहा कि "वह सब बदल गया", और कंपनी ने फैसला किया कि "प्रौद्योगिकी के व्यावसायीकरण के लिए सबसे अच्छा और सबसे तेज़ मार्ग इसे स्वयं करना होगा, जिससे हम प्रौद्योगिकी के सभी मापदंडों को अपने नियंत्रण में रख सकें।" यह निश्चित हो सकता है कि जब उत्पाद बाजार में आया तो वह ग्राहकों की मांगों के लिए एकदम उपयुक्त था।

इसके लिए फर्म को ऐसे निवेशकों को खोजने की आवश्यकता थी जो इसमें पैसा लगाएंगे, जिससे वह एक निर्माण कार्य स्थापित कर सके। "हम भाग्यशाली थे", एवरडुंग कहते हैं, क्योंकि कई सहायक निवेशक पाए गए थे। कंपनी के प्रमुख शेयरधारकों में अब इक्विनोर, लीगल& जनरल कैपिटल, गोल्डविंड और मेयर-बर्गर।

निवेशकों द्वारा कंपनी में लगाए गए धन ने पहले से अधिग्रहित ब्रैंडेनबर्ग कारखाने को अपग्रेड करना संभव बना दिया और, पहले से ही वहां पायलट लाइन के अलावा, सुविधा के एक अलग हिस्से में एक पूर्ण अग्रानुक्रम सेल निर्माण लाइन स्थापित की।

यह पेरोसाइट-ऑन-सिलिकॉन टेंडेम सोलर सेल्स के लिए दुनिया की पहली वॉल्यूम मैन्युफैक्चरिंग लाइन होगी और अगले साल दूसरी तिमाही के आसपास 100 मेगावाट (मेगावाट) की प्रारंभिक लक्ष्य क्षमता हासिल करने की उम्मीद है।

कोशिकाओं को मॉड्यूल निर्माताओं को बेचा जा रहा है (व्यवस्था पहले से ही मौजूद है), और प्रारंभिक लक्ष्य बाजार "प्रीमियम" आवासीय छत क्षेत्र है। बाजार के इस खंड में, स्थान एक महत्वपूर्ण बाधा है और ऑक्सफोर्ड पीवी अग्रानुक्रम सेल द्वारा प्रदान की गई बढ़ी हुई शक्ति घनत्व विशेष रूप से आकर्षक है।

ऑक्सफ़ोर्ड पीवी का मानना ​​है कि इंस्टालेशन के जीवनकाल में बहुत अधिक बिजली उत्पन्न होने के साथ, उच्च दक्षता वाले मॉड्यूल के लिए पर्याप्त प्रीमियम का भुगतान करने की इच्छा है।

Averdung एक आवासीय रूफटॉप पीवी इंस्टॉलेशन की कुल लागत के अपेक्षाकृत छोटे अनुपात के लिए कोशिकाओं की लागत को इंगित करता है, इसलिए बढ़ी हुई आउटपुट के लाभों की तुलना में बढ़ी हुई सेल लागतों का समग्र अर्थशास्त्र पर केवल अपेक्षाकृत छोटा प्रभाव पड़ता है।

गीगाफैक्ट्री की ओर

100-मेगावाट निर्माण लाइन और आवासीय रूफटॉप बाजार को केवल शुरुआत के रूप में देखा जाता है। ऑक्सफ़ोर्ड पीवी का विजन एक पूरी तरह से इलेक्ट्रिक दुनिया है जिसमें पेरोसाइट एक मुख्यधारा की सौर तकनीक है। यह आशा की जाती है कि कंपनी का नवीनतम फंडिंग दौर इसे "अगले कदम की योजना बनाने का साधन देगा, जो कि एक विशाल कारखाने है", एवरडुंग कहते हैं।

उन्हें उम्मीद है कि 2024 के अंत तक या उसके आसपास 2 गीगावाट (GW) उत्पादन क्षमता संचालन में होगी, और फिर प्रति वर्ष लगभग 2GW जोड़ने के लिए, दशक के अंत तक 10GW से अधिक तक पहुंच जाएगी।

प्रारंभ में, लक्ष्य बाजार, जैसा कि पहले ही उल्लेख किया गया है, प्रीमियम आवासीय छत है, लेकिन "जीडब्ल्यू पैमाने के उत्पादन में आने के बाद यह बदल जाएगा, फिर हम छोटे-वाणिज्यिक रूफटॉप क्षेत्र को संबोधित करने में सक्षम होंगे", एवरडुंग कहते हैं , और "जैसे ही हम 5GW और उससे आगे बढ़ते हैं, उपयोगिता-पैमाना पहुंच के भीतर है"।

उपयोगिता-पैमाने पर, "यह सब एलसीओई के बारे में है", वह देखता है, "यह मानते हुए कि आपकी भूमि की लागत प्रबंधनीय है", और 5-जीडब्ल्यू उत्पादन क्षमता पर "हमारा एलसीओई किसी और की तुलना में अधिक प्रतिस्पर्धी होगा, लेकिन इसमें एक समय लगेगा कुछ साल, बिल्कुल ”।

अंत में "हम फोटोवोल्टिक में प्रमुख खिलाड़ियों में से एक बनने का इरादा रखते हैं", एवरडुंग कहते हैं। और जिसे क्रिस केस पेरोव्स्काइट्स का "जादू" कहता है, उसमें महारत हासिल करना उस महत्वाकांक्षा को प्राप्त करने की कुंजी साबित हो सकता है।