Fotoelektriskajā rūpniecībā Perovskite pēdējos gados ir bijis karstā pieprasījumā. Iemesls, kāpēc tas ir kļuvis par “iecienītāko” saules bateriju jomā, ir saistīts ar tā unikālajiem apstākļiem. Kalcija titāna rūdā ir daudz lielisku fotoelektrisko īpašību, vienkāršs sagatavošanas process un plašs izejvielu klāsts un bagātīgs saturs. Turklāt Perovskite var izmantot arī zemes spēkstacijās, aviācijā, celtniecībā, valkājamās enerģijas ražošanas ierīcēs un daudzās citās jomās.
21. martā Ningde Times pieteicās uz “kalcija titanīta saules baterijas patentu un tās sagatavošanas metodi un barošanas ierīci”. Pēdējos gados ar iekšzemes politikas un pasākumu atbalstu kalcija-titāna rūdas rūpniecība, ko pārstāv kalcija-titāna rūdas saules baterijas, ir veikusi lielus soļus. Tātad, kas ir perovskite? Kā notiek perovskīta industrializācija? Ar kādiem izaicinājumiem joprojām saskaras? Zinātnes un tehnoloģijas ikdienas reportieris intervēja attiecīgos ekspertus.
Perovskite nav ne kalcijs, ne titāns.
Tā sauktie perovskīti nav ne kalcijs, ne titāns, bet gan vispārējs termins “keramikas oksīdu” klasei ar tādu pašu kristāla struktūru ar molekulāro formulu ABX3. A apzīmē “lielo rādiusa katjonu”, B par “metāla katjonu” un x par “halogēna anjonu”. A apzīmē “lielo rādiusa katjonu”, B apzīmē “metāla katjonu” un X apzīmē “halogēna anjonu”. Šie trīs joni var uzrādīt daudz pārsteidzošu fizisko īpašību, sakārtojot dažādus elementus vai pielāgojot attālumu starp tiem, ieskaitot, bet ne tikai, izolāciju, ferroelektrību, antiferomagnētismu, milzu magnētisko efektu utt.
"Saskaņā ar materiāla elementāro sastāvu perovskītus var aptuveni sadalīt trīs kategorijās: sarežģīti metāla oksīda perovskīti, organisko hibrīdu perovskīti un neorganiski halogenēti perovskīti." Nankai Universitātes Elektroniskās informācijas un optiskās inženierijas skolas profesors Luo Jinghans iepazīstināja ar to, ka fotoelementos tagad izmantotie kalcija titanīti parasti ir pēdējie divi.
Perovskite var izmantot daudzās jomās, piemēram, sauszemes spēkstacijās, kosmosā, būvniecībā un valkājamās enerģijas ražošanas ierīcēs. Starp tiem fotoelektriskais lauks ir Perovskite galvenā pielietojuma zona. Kalcija titanīta struktūras ir ļoti apzīmējamas, un tām ir ļoti labs fotoelektriskais sniegums, kas pēdējos gados ir populārs pētniecības virziens fotoelektriskajā jomā.
Perovskīta industrializācija paātrinās, un vietējie uzņēmumi konkurē par izkārtojumu. Tiek ziņots, ka pirmie 5000 kalcija titāna rūdas moduļu gabali, kas nosūtīti no Hangzhou Fina fotoelektriskās tehnoloģijas Co., Ltd; Renshuo fotoelektrisko (Suzhou) Co., Ltd., arī paātrina pasaules lielākās 150 MW pilna kalcija titāna rūdas laminētas izmēģinājuma līnijas būvniecību; Kunshan GCL fotoelektriskie materiāli Co. Ltd. 150 MW kalcija-titāna rūdas fotoelektriskās moduļa ražošanas līnija ir pabeigta un ieviesta ekspluatācijā 2022. gada decembrī, un gada izlaides vērtība var sasniegt 300 miljonus juaņu pēc ražošanas sasniegšanas.
Kalcija titāna rūdai ir acīmredzamas priekšrocības fotoelektriskajā rūpniecībā
Fotoelektriskajā rūpniecībā Perovskite pēdējos gados ir bijis karstā pieprasījumā. Iemesls, kāpēc tas ir kļuvis par “iecienītāko” saules bateriju jomā, ir saistīts ar saviem unikālajiem apstākļiem.
“Pirmkārt, Perovskite ir daudz lielisku optoelektronisko īpašību, piemēram, regulējama joslu sprauga, augsts absorbcijas koeficients, zema eksitona saistošā enerģija, augsta nesējspēles mobilitāte, augsta tolerance defektu utt.; Otrkārt, perovskīta sagatavošanas process ir vienkāršs un var sasniegt caurspīdīgumu, īpaši gaismu, īpaši plānu, elastību utt. Visbeidzot, Perovskite izejvielas ir plaši pieejamas un bagātīgas. ” Ievadīja Luo Jingshan. Un perovskīta sagatavošanai ir nepieciešama arī salīdzinoši zema izejvielu tīrība.
Pašlaik PV laukā tiek izmantots liels skaits uz silīcija bāzes saules bateriju, ko var iedalīt monokristāliskajā silīcijā, polikristāliskajā silīcijā un amorfos silīcija saules baterijās. Kristāliskā silīcija šūnu teorētiskais fotoelektriskais pārveidošanas pols ir 29,4%, un pašreizējā laboratorijas vide var sasniegt maksimāli 26,7%, kas ir ļoti tuvu konversijas griestiem; Paredzams, ka arī mazāks un mazāks tehnoloģisko uzlabojumu marginālais ieguvums. Turpretī Perovskite šūnu fotoelektriskās pārveidošanas efektivitāte ir augstāka teorētiskā pola vērtība 33%, un, ja divas perovskīta šūnas ir sakrautas augšup un lejup, teorētiskā konvertācijas efektivitāte var sasniegt 45%.
Papildus “efektivitātei” vēl viens svarīgs faktors ir “izmaksas”. Piemēram, iemesls, kāpēc pirmās paaudzes plānas plēves bateriju izmaksas nevar samazināties, ir tas, ka kadmija un gallija rezerves, kas ir reti elementi uz zemes, ir pārāk mazi, un rezultātā, jo vairāk attīstot nozari ir, jo lielāks pieprasījums, jo augstākas ražošanas izmaksas, un tā nekad nav spējusi kļūt par galveno produktu. Perovskīta izejvielas tiek sadalītas lielos daudzumos uz zemes, un cena ir arī ļoti lēta.
Turklāt kalcija-titāna rūdas pārklājuma biezums kalcija-titāna rūdas baterijām ir tikai daži simti nanometru, apmēram 1/500. no silīcija vafeļu, kas nozīmē, ka pieprasījums pēc materiāla ir ļoti mazs. Piemēram, pašreizējais globālais pieprasījums pēc silīcija materiāla kristāliskajām silīcija šūnām ir aptuveni 500 000 tonnu gadā, un, ja visas tās tiek aizstātas ar perovskīta šūnām, būs nepieciešami tikai apmēram 1000 tonnu perovskite.
Ražošanas izmaksu ziņā kristāliskām silīcija šūnām ir nepieciešama silīcija attīrīšana līdz 99,9999%, tāpēc silīcijs ir jāsarsē līdz 1400 grādiem pēc Celsija, izkausēts šķidrumā, jāievieto apaļās stieņos un šķēlēs un pēc tam jāsamontē šūnās ar vismaz četrām rūpnīcām un divām līdz trim dienām starp un lielāks enerģijas patēriņš. Turpretī Perovskite šūnu ražošanai substrātā ir jāpielieto tikai perovskīta bāzes šķidrums un pēc tam jāgaida kristalizācija. Viss process ietver tikai stiklu, līmi, perovskītu un ķīmiskos materiālus, un to var pabeigt vienā rūpnīcā, un viss process prasa tikai apmēram 45 minūtes.
"Saules baterijām, kas sagatavotas no Perovskite, ir lieliska fotoelektriskā pārveidošanas efektivitāte, kas šajā posmā ir sasniedzis 25,7% un nākotnē var aizstāt tradicionālās uz silīcija bāzes saules baterijas, lai kļūtu par komerciālo vispārējo virzienu." Luo Jinghan teica.
Ir trīs galvenās problēmas, kas jāatrisina, lai veicinātu industrializāciju
Virzot halcocīta industrializāciju, cilvēkiem joprojām ir jāatrisina 3 problēmas, proti, halcocīta ilgtermiņa stabilitāte, lielas teritorijas sagatavošana un svina toksicitāte.
Pirmkārt, perovskite ir ļoti jutīga pret vidi, un tādi faktori kā temperatūra, mitrums, gaisma un ķēdes slodze var izraisīt perovskīta sadalīšanos un šūnu efektivitātes samazināšanos. Pašlaik vairums laboratorijas perovskīta moduļus neatbilst IEC 61215 starptautiskajam fotoelektrisko produktu standartam, kā arī nesasniedz silīcija saules bateriju 10-20 gadu laikā, tāpēc perovskīta izmaksas tradicionālajā fotoelektriskajā jomā joprojām nav izdevīgas. Turklāt perovskīta un tā ierīču sadalīšanās mehānisms ir ļoti sarežģīts, un nav ļoti skaidras izpratnes par procesu laukā, kā arī nav vienota kvantitatīva standarta, kas kaitē stabilitātes izpētei.
Vēl viena būtiska problēma ir, kā tos sagatavot plašā mērogā. Pašlaik, kad laboratorijā tiek veikti ierīces optimizācijas pētījumi, izmantoto ierīču efektīvais gaismas laukums parasti ir mazāks par 1 cm2, un, kad runa ir par liela mēroga komponentu komerciālo lietošanas posmu, laboratorijas sagatavošanas metodes ir jāuzlabo vai nomainīts. Galvenās metodes, kas pašlaik ir piemērojamas lielās teritorijas perovskīta plēvēm, ir risinājumu metode un vakuuma iztvaikošanas metode. Šķīduma metodē prekursora šķīduma koncentrācija un attiecība, šķīdinātāja veids un uzglabāšanas laiks ļoti ietekmē Perovskite filmu kvalitāti. Vakuuma iztvaikošanas metode sagatavo labu kvalitāti un kontrolējamu perovskīta filmu nogulsnēšanos, taču atkal ir grūti panākt labu kontaktu starp prekursoriem un substrātiem. Turklāt, tā kā Perovskite ierīces uzlādes transporta slānis ir jāsagatavo arī lielā apgabalā, rūpniecības ražošanā ir jāizveido ražošanas līnija ar katra slāņa nepārtrauktu nogulsnēšanos. Kopumā Perovskite plāno plēvju lielās teritorijas sagatavošanas procesam joprojām ir jāoptimizācija.
Visbeidzot, arī svina toksicitāte rada bažas. Pašreizējās augstas efektivitātes Perovskite ierīču novecošanās procesā Perovskite sadalīsies, lai ražotu brīvus svina jonus un svina monomērus, kas būs bīstami veselībai, kad tie nonāk cilvēka ķermenī.
Luo Jingshan uzskata, ka tādas problēmas kā stabilitāte var atrisināt ar ierīču iesaiņojumu. “Ja nākotnē šīs divas problēmas tiek atrisinātas, ir arī nobriedis sagatavošanas process, tas var arī padarīt perovskite ierīces caurspīdīgā stiklā vai darīt uz ēku virsmas, lai panāktu fotoelektrisko ēku integrāciju vai izgatavotu elastīgās saliekamās ierīcēs kosmosam un kosmosam un aviācijas un Citas jomas, tā ka perovskite telpā bez ūdens un skābekļa vides ir maksimāla loma. ” Luo Jingshan ir pārliecināts par Perovskite nākotni.
Pasta laiks: 15-15-23.