Οι ηλιακές κυψέλες είναι αυτές που μετατρέπουν την ηλιακή ακτινοβολία σε ηλεκτρική ενέργεια και έτσι αποτελούν το βασικό δομικό στοιχείο των ΦωτοΒολταϊκών (ΦΒ) πάνελ. Η απόδοση των ηλιακών κυψελών μαζικής παραγωγής έφτασε το 23,5% το 2022, από 17% που ήταν 10 χρόνια νωρίτερα. Αυτό ισοδυναμεί με μέση αύξηση 0,65 ποσοστιαίων μονάδων κάθε χρόνο! Αυτή η εκπληκτική πρόοδος είναι το αποτέλεσμα πολλών και επίπονων προσπαθειών σε ολόκληρο τον κλάδο των ΦΒ, συμπεριλαμβανομένων των σταδιακών βελτιώσεων στις τεχνολογικές διαδικασίες παραγωγής τους αλλά και ηλεκτρικής διασύνδεσής τους κατά την κατασκευή των ΦΒ πάνελ. Επιπλέον, τα τελευταία χρόνια οι ηλιακές κυψέλες μονοκρυσταλλικού πυριτίου αντικατέστησαν αυτές του πολυκρυσταλλικού και πλέον αποτελούν το ‘στάνταρ’ στην αγορά. Όμως και οι δομές των κυψελών εξελίσσονται ραγδαία. ‘Έτσι, από την τεχνολογία πεδίου οπίσθιας επιφάνειας (Back Surface Field. BSF) η οποία χρησιμοποιούσε ηλεκτρόδιο αλουμινίου σήμερα χρησιμοποιείται η οπίσθια επαφή παθητικοποιημένου εκπομπού (Passivated Emitter Rear Contact, PERC). Η τεχνολογία PERC αποτελεί σήμερα την κυρίαρχη τεχνολογία κατασκευής κυψελών.

Όμως, η ακόμη υψηλότερη απόδοση κυψελών είναι πλέον ορατή στο άμεσο μέλλον, καθώς η βιομηχανία κινείται προς νέες τεχνολογίες όπως την παθητικοποιημένη επαφή οξειδίου σήραγγας (Tunel Oxide Passivated Contact, TOPCon), την εταιροεπαφή (heterojunction), τις κυψέλες οπίσθιας επαφής κ.α. Αν και αυτές οι τελευταίες δομές αρχιτεκτονικής κυψελών υπήρχαν για ένα διάστημα σε εργαστηριακή και μικρής κλίμακας εμπορική παραγωγή, δεν έχουν καταφέρει ακόμα να κλιμακωθούν, λόγω έλλειψης ανταγωνιστικότητας όσον αφορά το κόστος εφαρμογής τους.

Οι υψηλές τιμές των πρωτογενών υλικών (Si. Al. Ag κ.λ.π) έχουν ‘ταλαιπωρήσει’ τη βιομηχανία των ΦΒ τα τελευταία δύο χρόνια, εμποδίζοντας την τεχνολογική πρόοδο και την ανάπτυξη της. Η αύξηση της τιμής του πολυπυριτίου, από 6 $/κιλό σε 39 $/κιλό στην κορύφωσή της το 2022, πρόσθεσε επιπλέον κόστος στην παραγωγή κυψελών. Αυτό αντιστάθμισε και μάλιστα υπερσκέλισε τη μείωση του κόστους που πέτυχαν οι κατασκευαστές οδηγώντας τελικά στην αύξηση των τιμών των ΦΒ πάνελ κατά 27%, από 0,12 $/W που ήταν στα μέσα του 2020, σε 0,24 $/W μέχρι το τέλος Δεκεμβρίου του ίδιου χρόνου.

Παρά τις δυσκολίες, το 2022 αποδείχθηκε έτος ορόσημο όσον αφορά την αύξηση της παραγωγικής ικανότητας των κατασκευαστών σε κυψελες νέας τεχνολογίας αφού, πάνω από 50 GW κυψελών άλλης τεχνολογίας, εκτός τεχνολογίας PERC, κατασκευάστηκαν πέρυσι. Οι υψηλές τιμές των υλικών ώθησαν τους κατασκευαστές να επιδιώξουν ακόμη υψηλότερη απόδοση και ταυτόχρονα να μειώσουν τη χρήση πρωτογενών υλικών ανά watt παραγόμενης ηλιακής κυψέλης. Οι κυψέλες PERC οι οποίες πλέον έφτασαν το μέγιστο όριο απόδοσης τους, περίπου στο 24%, επιτάχυναν επίσης τη μετάβαση στην εναλλακτική τεχνολογία, τροφοδοτούμενη περαιτέρω από τη μείωση του κόστους κεφαλαιουχικών δαπανών και τη βελτίωση της οικονομίας της βιομηχανίας ΦΒ επόμενης γενιάς.

Η ζήτηση ΦΒ πάνελ  με νέες αποδοτικότερες δομές κυψελών πιθανότατα, το 2023 θα σημειώσει ρεκόρ, ειδικά για την τεχνολογία TOPCon που βασίζεται σε κρυσταλλικό πυρίτιο (c-Si) τύπου ‘n’ (n-type). Aναμένεται ότι, η χρήση του n-type, c-Si θα φτάσει σε μερίδιο αγοράς περίπου το 15% φέτος, από περίπου 5% που ήταν το 2022.

Η ΦΒ βιομηχανία είναι άκρως ανταγωνιστική και ταχέως εξελισσόμενη και αναμφίβολα θα στραφεί στην εξέλιξη κυψελών επόμενης γενιάς στα επόμενα 2-3 χρόνια.