Fotoelektrinėje pramonėje „Perovskite“ pastaraisiais metais paklausė. Priežastis, kodėl ji tapo „mėgstamiausia“ saulės elementų lauke, atsirado dėl jo unikalių sąlygų. Kalcio titano rūda pasižymi daugybe puikių fotoelektrinių savybių, paprasto paruošimo proceso ir įvairių žaliavų ir gausaus kiekio. Be to, „Perovskite“ taip pat gali būti naudojamas antžeminėse elektrinėse, aviacijoje, statyboje, nešiojamuose elektros energijos gamybos įrenginiuose ir daugelyje kitų laukų.
Kovo 21 d. „Ningde Times“ pritaikė „kalcio titanito saulės elemento ir jo paruošimo metodo ir galios prietaiso patentui“. Pastaraisiais metais, remiant vidaus politiką ir matavimus, kalcio-titanio rūdos pramonė, atstovaujama kalcio-titano rūdos saulės elementų, padarė didelę pažangą. Taigi, kas yra perovskitas? Kaip yra Perovskito industrializacija? Su kokiais iššūkiais vis dar susiduriama? Mokslas ir technologijos „Daily Reporter“ apklausė atitinkamus ekspertus.
Perovskitas nėra nei kalcis, nei titanas.
Vadinamieji perovskitai nėra nei kalcis, nei titanas, o bendras terminas „keraminių oksidų“ klasei su ta pačia kristalų struktūra su molekuline formule ABX3. A reiškia „didelis spindulio katijonas“, B skirtas „metalo katijonui“ ir X - „halogeniniam anijonui“. A reiškia „didelis spindulio katijonas“, B reiškia „metalo katijoną“, o X reiškia „halogeninį anijoną“. Šie trys jonai gali pasižymėti daugybe nuostabių fizinių savybių, išdėstydami skirtingų elementų išdėstymą arba pakoreguodami atstumą tarp jų, įskaitant, bet neapsiribojant izoliacija, feroelektriškumas, antiferromagnetizmas, milžiniškas magnetinis efektas ir kt.
„Pagal elementinę medžiagos sudėtį perovskitai gali būti apytiksliai suskirstyti į tris kategorijas: sudėtingus metalo oksido perovskitus, organinius hibridinius perovskitus ir neorganinius halogeninius perovskitus“. Nankai universiteto elektroninės informacijos ir optinės inžinerijos mokyklos profesorius Luo Jingshanas pristatė, kad fotoelektroje dabar naudojami kalcio titanitai paprastai yra pastarieji du.
Perovskitas gali būti naudojamas daugelyje laukų, tokių kaip antžeminės elektrinės, kosmoso, statybos ir nešiojamų galios gamybos įrenginiai. Tarp jų, fotoelektros laukas yra pagrindinė perovskito taikymo sritis. Kalcio titanito struktūros yra labai projektuojamos ir pasižymi labai geru fotoelektriniu efektyvumu, o tai yra populiari tyrimų kryptis fotoelektrinėje lauke pastaraisiais metais.
Perovskito industrializacija spartėja, o vietinės įmonės konkuruoja dėl išdėstymo. Pranešama, kad pirmieji 5000 kalcio titano rūdos modulių gabalų, gabenamų iš „Hangzhou Fina“ fotoelektrinės technologijos Co., Ltd; „Renshuo“ fotoelektros („Suzhou) Co., Ltd.“ taip pat pagreitina didžiausio pasaulyje 150 mW pilno kalcio titano rūdos laminuotos bandomosios linijos konstrukciją; „Kunshan GCL“ fotoelektrinių medžiagų Co. Ltd. 150 MW kalcio-titano rūdos fotoelektros modulio gamybos linija buvo baigta ir pradėta veikti 2022 m. Gruodžio mėn., O metinė išvesties vertė gali pasiekti 300 milijonų juanių, pasiekus gamybą.
Kalcio titano rūda turi akivaizdžių pranašumų fotoelektrinėje pramonėje
Fotoelektrinėje pramonėje „Perovskite“ pastaraisiais metais paklausė. Priežastis, kodėl ji tapo „mėgstamiausia“ saulės elementų lauke, yra dėl savo unikalių sąlygų.
„Pirma, perovskitas pasižymi daugybe puikių optoelektroninių savybių, tokių kaip reguliuojamas juostos tarpas, didelis absorbcijos koeficientas, žemai eksitoninė surišimo energija, didelis nešiklio mobilumas, didelis defektų tolerancija ir kt.; Antra, perovskito paruošimo procesas yra paprastas ir gali pasiekti permatomumą, ypač šviesumą, ypač plonumą, lankstumą ir kt. Galiausiai perovskito žaliavos yra plačiai prieinamos ir gausu. “ Luo Jingshanas pristatė. Perovskito paruošimui taip pat reikia palyginti mažo žaliavų grynumo.
Šiuo metu PV lauke naudojama daugybė silicio pagrindu pagamintų saulės elementų, kuriuos galima suskirstyti į monokristalinį silicį, polikristalinį silicį ir amorfines silicio saulės elementus. Teorinė kristalinių silicio ląstelių fotoelektrinis konvertavimo polius yra 29,4%, o dabartinė laboratorinė aplinka gali pasiekti ne daugiau kaip 26,7%, o tai yra labai arti konvertavimo lubų; Numatoma, kad nedidelis technologinio tobulinimo padidėjimas taip pat taps mažesnis. Priešingai, perovskito ląstelių fotoelektrinio konversijos efektyvumo efektyvumas yra didesnė 33%teorinė poliaus vertė, o jei dvi perovskito ląstelės yra sukrautos aukštyn ir žemyn, teorinis konversijos efektyvumas gali pasiekti 45%.
Be „efektyvumo“, kitas svarbus veiksnys yra „kaina“. Pvz., Priežastis, kodėl pirmosios kartos plonų plėvelių baterijų kaina negali sumažėti, yra ta, kad kadmio ir galio, kurie yra reti elementai žemėje, atsargos yra per mažos, todėl tuo labiau išsivysčiusi pramonė išsivysčiusi pramonė Kuo didesnė paklausa, tuo didesnė gamybos kaina ir ji niekada negalėjo tapti pagrindiniu produktu. Perovskito žaliavos yra platinamos dideliais kiekiais žemėje, o kaina taip pat yra labai pigi.
Be to, kalcio-titanio rūdos dangos storis kalcio-titanio rūdos baterijoms yra tik keli šimtai nanometrų, maždaug 1/500-osios silicio vaflininkų, tai reiškia, kad medžiagos paklausa yra labai maža. Pavyzdžiui, dabartinė pasaulinė silicio medžiagos paklausa kristalinėms silicio ląstelėms yra apie 500 000 tonų per metus, o jei visos jos bus pakeistos perovskito ląstelėmis, reikės tik apie 1 000 tonų perovskito.
Kalbant apie gamybos sąnaudas, kristalinėms silicio ląstelėms reikia valyti silicį iki 99,9999%, todėl silicio turi būti kaitinamas iki 1400 laipsnių Celsijaus, ištirpęs į skystį, nupieštą į apvalius strypus ir griežinėlius, o po to surinkti į ląsteles, su bent keturiomis gamyklomis ir dviem gamyklomis ir dviem gamyklomis ir dviem. iki trijų dienų tarp jų ir didesnė energijos suvartojimas. Priešingai, gaminant perovskito ląsteles, perovskito bazinį skystį reikia tepti tik ant substrato ir palaukti kristalizacijos. Visas procesas apima tik stiklo, klijų plėvelę, perovskito ir chemines medžiagas, ir gali būti baigtas vienoje gamykloje, o visas procesas trunka tik apie 45 minutes.
„Saulės elementai, paruošti iš perovskito, turi puikų fotoelektrinio konversijos efektyvumą, kuris šiame etape siekė 25,7%, ir ateityje gali pakeisti tradicines silicio pagrindu pagamintas saulės elementus, kad taptų komercine pagrindine dalimi.“ Luo Jingshanas sakė.
Norint skatinti industrializaciją, reikia išspręsti tris pagrindines problemas
Tobulindami chalcocito industrializaciją, žmonėms vis dar reikia išspręsti 3 problemas, būtent ilgalaikį chalcocito stabilumą, didelio ploto paruošimą ir švino toksiškumą.
Pirma, perovskitas yra labai jautrus aplinkai, o tokie veiksniai kaip temperatūra, drėgmė, šviesa ir grandinės apkrova gali sukelti perovskito skilimą ir sumažinti ląstelių efektyvumą. Šiuo metu dauguma laboratorinių perovskito modulių neatitinka IEC 61215 tarptautinio fotoelektrinių produktų standarto, taip pat nesiekia silicio saulės elementų 10–20 metų gyvavimo laiko, todėl perovskito kaina vis dar nėra naudinga tradiciniame fotoelektriniame lauke. Be to, perovskito ir jo prietaisų skilimo mechanizmas yra labai sudėtingas, ir nėra labai aiškaus supratimo apie procesą lauke, taip pat nėra vieningo kiekybinio standarto, kuris kenkia stabilumo tyrimams.
Kitas svarbus klausimas yra tai, kaip juos paruošti dideliu mastu. Šiuo metu, kai laboratorijoje atliekami prietaisų optimizavimo tyrimai, efektyvi naudojamų prietaisų šviesos plotas paprastai yra mažesnis nei 1 cm2, o kai kalbama arba pakeista. Pagrindiniai metodai, kurie šiuo metu taikomi ruošiant didelio ploto perovskito plėveles, yra sprendimo metodas ir vakuuminio garinimo metodas. Sprendimo metodu pirmtako tirpalo koncentracija ir santykis, tirpiklio tipas ir laikymo laikas daro didelę įtaką perovskito plėvelių kokybei. Vakuuminio garinimo metodas paruošia geros kokybės ir kontroliuojamą perovskito plėvelės nusėdimą, tačiau vėl sunku pasiekti gerą kontaktą tarp pirmtakų ir substratų. Be to, kadangi „Perovskite“ prietaiso įkrovimo pernešimo sluoksnis taip pat turi būti paruoštas didelėje vietoje, pramoninėje gamyboje reikia nustatyti gamybos liniją, kurios kiekvieno sluoksnio nusodinimas yra nuolatinis. Apskritai, didelio ploto paruošimo perovskite plonoms plėvelėms procesas vis dar turi būti optimizuotas.
Galiausiai švino toksiškumas taip pat kelia susirūpinimą. Dabartinių didelio efektyvumo perovskito prietaisų senėjimo proceso metu perovskitas suirs, kad pagamintų laisvus švino jonus ir švino monomerus, kurie bus pavojingi sveikatai, kai jie pateks į žmogaus kūną.
Luo Jingshanas mano, kad tokias problemas kaip stabilumas gali būti išspręstos prietaiso pakuotėmis. „Jei ateityje šios dvi problemos bus išspręstos, taip pat yra subrendęs paruošimo procesas, taip pat gali paversti perovskito įtaisus į permatomą stiklą arba padaryti pastatų paviršiuje, kad būtų pasiekta fotoelektrinės pastato integracija, arba paversti lanksčiais sulankstomais prietaisais aviacijos ir kosmosui ir Kiti laukai, kad perovskitas erdvėje be vandens ir deguonies aplinkos vaidintų maksimalų vaidmenį. “ Luo Jingshanas pasitiki Perovskito ateitimi.
Pašto laikas: 2012 m. Balandžio 15 d