U fotovoltajskoj industriji Perovskite je posljednjih godina bio u velikoj potražnji. Razlog zašto se pojavio kao "omiljeni" u polju solarnih ćelija je zbog svojih jedinstvenih uvjeta. Kalcijev titanij ruda ima mnogo izvrsnih fotonaponskih svojstava, jednostavan postupak pripreme i širok raspon sirovina i obilnog sadržaja. Pored toga, perovskit se može koristiti i u zemljanim elektranama, zrakoplovstvu, konstrukciji, nosivim uređajima za proizvodnju energije i mnogim drugim poljima.
Dana 21. ožujka, Ningde Times se prijavio za patent „solarne ćelije kalcijevog titanita i njegove metode pripreme i uređaja za napajanje“. Posljednjih godina, uz potporu domaćih politika i mjera, industrija kalcijevog titana, predstavljena solarnim ćelijama kalcijevog titana, postigla je velike korake. Pa što je Perovskite? Kakva je industrijalizacija perovskita? S kojim se izazovima još uvijek suočavaju? Science and Technology Daily Reporter intervjuirao je relevantne stručnjake.
Perovskit nije ni kalcij ni titanij.
Takozvani perovskiti nisu ni kalcij ni titanij, već generički izraz za klasu "keramičkih oksida" s istom kristalnom strukturom, s molekularnom formulom ABX3. A označava "veliki kation polumjera", B za "metalni kation" i x za "halogeni anion". A označava "veliki kation polumjera", B označava "metal kation", a X za "halogeni anion". Ova tri iona mogu pokazati mnoga nevjerojatna fizička svojstva rasporedom različitih elemenata ili podešavanjem udaljenosti između njih, uključujući, ali ne ograničavajući se na izolaciju, feroelektričnost, antiferromagnetizam, divovski magnetski učinak itd.
"Prema elementarnom sastavu materijala, perovskiti se mogu otprilike podijeliti u tri kategorije: složeni metalni oksid perovskiti, organski hibridni perovskiti i anorganski halogenirani perovskiti." Luo Jingshan, profesor na školi elektroničkih informacija i optičkog inženjerstva Sveučilišta Nankai, uveo je da su kalcijev titaniti koji se sada koriste u fotonapontu obično posljednja dva.
Perovskit se može koristiti u mnogim poljima kao što su zemaljske elektrane, zrakoplovna, konstrukcija i nosivi uređaji za proizvodnju energije. Među njima je fotonaponski polje glavno područje primjene perovskita. Strukture kalcijevog titanita vrlo su određene i imaju vrlo dobre fotonaponske performanse, što je popularni istraživački smjer u fotonaponskom polju posljednjih godina.
Industrijalizacija perovskita se ubrzava, a domaća poduzeća se natječu za izgled. Navodi se da su prvih 5000 komada modula kalcijevog titana otpremljeni iz Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd., također ubrzava izgradnju najveće svjetske pilotske linije od 150 MW pune kalcijeve titanijske rude; Kunshan GCL fotoelektrični materijali Co. Ltd. 150 MW kalcijev-titanijska ruda Photovoltaic Modul Proizvodnja je dovršena i stavljena u rad u prosincu 2022., a godišnja izlazna vrijednost može dostići 300 milijuna juana nakon što dosegne proizvodnju.
Kalcijev titanijum ruda ima očite prednosti u fotonaponskoj industriji
U fotovoltajskoj industriji Perovskite je posljednjih godina bio u velikoj potražnji. Razlog zašto se pojavio kao "omiljeni" u polju solarnih ćelija je zbog vlastitih jedinstvenih uvjeta.
„Prvo, perovskit ima brojna izvrsna optoelektronska svojstva, kao što su podesivi pojas, visoki koeficijent apsorpcije, energija vezanja niskog ekscitona, visoka mobilnost nosača, tolerancija visoke oštećenja itd.; Drugo, postupak pripreme perovskita je jednostavan i može postići prozirnost, ultra svjetlost, ultra-thiness, fleksibilnost itd. Konačno, sirovine perovskita široko su dostupne i obilne. " Luo Jingshan je predstavio. A priprema perovskita također zahtijeva relativno nisku čistoću sirovina.
Trenutno PV polje koristi veliki broj solarnih ćelija na bazi silicija, koje se mogu podijeliti u monokristalni silicij, polikristalni silicij i amorfne silicijske solarne ćelije. Teorijski fotoelektrični konverzijski stup kristalnih silicijskih stanica je 29,4%, a trenutno laboratorijsko okruženje može dostići najviše 26,7%, što je vrlo blizu stropa pretvorbe; Predvidivo je da će granični dobitak tehnološkog poboljšanja također postati sve manji i manji. Suprotno tome, fotonaponska učinkovitost pretvorbe perovskitnih stanica ima veću teorijsku vrijednost pola od 33%, a ako su dvije stanice perovskita složene gore -dolje, teorijska učinkovitost pretvorbe može doseći 45%.
Pored "učinkovitosti", još jedan važan faktor je "trošak". Na primjer, razlog zašto se troškovi prve generacije tankih filmskih baterija ne mogu srušiti jest taj što su rezerve kadmija i galija, koji su rijetki elementi na zemlji, premali, i kao rezultat, industrija je razvijenija industrija je, što je veća potražnja, to su veći troškovi proizvodnje, a nikad nije uspio postati glavni proizvod. Sirovine perovskita raspoređene su u velikim količinama na zemlji, a cijena je također vrlo jeftina.
Osim toga, debljina kalcijevog titanijskog rudnog premaza za baterije kalcija-titanske rude samo je nekoliko stotina nanometara, otprilike 1/500 od silikonskih rezina, što znači da je potražnja za materijalom vrlo mala. Na primjer, trenutna globalna potražnja za silikonskim materijalom za kristalne silicijske stanice iznosi oko 500 000 tona godišnje, a ako su svi zamijenjeni perovskitnim stanicama, bit će potrebno oko 1000 tona perovskita.
U smislu troškova proizvodnje, kristalne silicijske stanice zahtijevaju pročišćavanje silicija na 99,99999%, tako da se silicij mora zagrijati na 1400 stupnjeva Celzijusa, rastopljen u tekućinu, uvučen u okrugle šipke i kriške, a zatim se sastavljaju u stanice, s najmanje četiri tvornice i dvije do tri dana između i veće potrošnje energije. Suprotno tome, za proizvodnju perovskitskih stanica potrebno je samo na supstrat primijeniti samo bazu za bazu perovskita, a zatim čekati kristalizaciju. Cijeli postupak uključuje samo stakleni, ljepljivi film, perovskit i kemijske materijale, a može se dovršiti u jednoj tvornici, a cijeli postupak traje samo oko 45 minuta.
"Solarne ćelije pripremljene od perovskita imaju izvrsnu učinkovitost fotoelektrične pretvorbe, koja je u ovoj fazi dosegla 25,7%, a u budućnosti mogu zamijeniti tradicionalne solarne ćelije utemeljene na silicijuma kako bi postale komercijalni glavni tok." Rekao je Luo Jingshan.
Tri su glavna problema koja je potrebno riješiti za promicanje industrijalizacije
Napredujući industrijalizaciju kalkocita, ljudi još uvijek trebaju riješiti 3 problema, a to su dugoročna stabilnost halkocita, priprema velikog područja i toksičnost olova.
Prvo, perovskit je vrlo osjetljiv na okoliš, a faktori poput temperature, vlage, svjetla i opterećenja kruga mogu dovesti do raspadanja perovskita i smanjenja učinkovitosti stanica. Trenutno većina laboratorijskih modula perovskita ne zadovoljava IEC 61215 International Standard za fotonaponske proizvode, niti dosežu 10-20 godina životnog vijeka solarnih ćelija, tako da troškovi perovskita još uvijek nisu povoljni u tradicionalnom fotovoltačkom polju. Pored toga, mehanizam razgradnje perovskita i njegovih uređaja vrlo je složen, a ne postoji vrlo jasno razumijevanje procesa na terenu, niti postoji objedinjeni kvantitativni standard, koji je štetan za istraživanje stabilnosti.
Drugo veliko pitanje je kako ih pripremiti u velikoj mjeri. Trenutno, kada se studije optimizacije uređaja provode u laboratoriju, efektivno svjetlo svjetlosti korištenih uređaja obično je manje od 1 cm2, a kada je u pitanju faza komercijalne primjene velikih komponenti, laboratorijske metode pripreme treba poboljšati ili zamijenjeno. Glavne metode koje se trenutno primjenjuju na pripremu filmova s perovskitom velikih područja su metoda rješenja i metoda isparavanja vakuuma. U metodi otopine, koncentracija i omjer otopine prekursora, vrsta otapala i vrijeme skladištenja imaju veliki utjecaj na kvalitetu filmova perovskita. Metoda vakuumskog isparavanja priprema dobre kvalitete i kontrolirano taloženje perovskitnih filmova, ali opet je teško postići dobar kontakt između prekursora i supstrata. Osim toga, budući da se sloj transporta naboja perovskitskog uređaja također mora pripremiti na velikom području, proizvodnu liniju s kontinuiranim taloženjem svakog sloja treba uspostaviti u industrijskoj proizvodnji. Općenito, procesu pripreme velikih područja perovskita tankih filmova i dalje je potrebna daljnja optimizacija.
Konačno, toksičnost olova također je pitanje zabrinutosti. Tijekom procesa starenja trenutnih visoko učinkovitih perovskitskih uređaja, Perovskit će se raspasti za proizvodnju slobodnih olovnih iona i olovnih monomera, koji će biti opasni za zdravlje nakon što uđu u ljudsko tijelo.
Luo Jingshan vjeruje da se problemi poput stabilnosti mogu riješiti pakiranjem uređaja. „Ako su u budućnosti ta dva problema riješena, postoji i zreli postupak pripreme, također mogu napraviti perovskite uređaje u prozirno staklo ili učiniti na površini zgrada kako bi se postigla fotonaponska integracija zgrada ili napravila u fleksibilne sklopive uređaje za zrakoplovstvo i Ostala polja, tako da perovskit u svemiru bez vode i kisikovog okruženja igraju maksimalnu ulogu. " Luo Jingshan je uvjeren u budućnost Perovskita.
Vrijeme posta: travanj-15-2023