Fotoelektros pramonėje perovskitas pastaraisiais metais buvo labai paklausus. Priežastis, kodėl ji tapo „mėgstamiausia“ saulės elementų srityje, yra dėl savo unikalių sąlygų. Kalcio titano rūda turi daug puikių fotovoltinių savybių, paprastą paruošimo procesą, platų žaliavų asortimentą ir gausų kiekį. Be to, perovskitas taip pat gali būti naudojamas antžeminėse elektrinėse, aviacijoje, statybose, nešiojamuose energijos gamybos įrenginiuose ir daugelyje kitų sričių.
Kovo 21 d. „Ningde Times“ kreipėsi dėl „kalcio titanito saulės elemento ir jo paruošimo būdo bei maitinimo įrenginio“ patento. Pastaraisiais metais, remiant vidaus politiką ir priemones, kalcio-titano rūdos pramonė, atstovaujama kalcio ir titano rūdos saulės elementų, padarė didelę pažangą. Taigi, kas yra perovskitas? Kaip vyksta perovskito industrializacija? Su kokiais iššūkiais vis dar tenka susidurti? „Science and Technology Daily“ žurnalistas apklausė atitinkamus ekspertus.
Perovskitas nėra nei kalcis, nei titanas.
Vadinamieji perovskitai nėra nei kalcis, nei titanas, o bendras terminas, apibūdinantis „keraminių oksidų“ klasę, turinčią tą pačią kristalinę struktūrą, kurios molekulinė formulė yra ABX3. A reiškia „didelio spindulio katijoną“, B – „metalo katijoną“, o X – „halogeno anijoną“. A reiškia „didelio spindulio katijoną“, B reiškia „metalo katijoną“, o X reiškia „halogeno anijoną“. Šie trys jonai gali turėti daug nuostabių fizinių savybių, išdėstydami skirtingus elementus arba reguliuodami atstumą tarp jų, įskaitant, bet neapsiribojant, izoliaciją, feroelektrą, antiferomagnetizmą, milžinišką magnetinį efektą ir kt.
„Pagal elementinę medžiagos sudėtį perovskitai gali būti apytiksliai suskirstyti į tris kategorijas: sudėtingus metalo oksido perovskitus, organinius hibridinius perovskitus ir neorganinius halogenintus perovskitus. Luo Jingshan, Nankai universiteto Elektroninės informacijos ir optinės inžinerijos mokyklos profesorius, pristatė, kad kalcio titanitai, dabar naudojami fotoelektroje, dažniausiai yra pastarieji du.
perovskitas gali būti naudojamas daugelyje sričių, pavyzdžiui, antžeminėse elektrinėse, aviacijos erdvėje, statybose ir nešiojamuose energijos gamybos įrenginiuose. Tarp jų fotovoltinis laukas yra pagrindinė perovskito taikymo sritis. Kalcio titanito struktūros yra labai lengvai projektuojamos ir turi labai gerą fotovoltinį veikimą, o tai pastaraisiais metais yra populiari fotovoltinės srities tyrimų kryptis.
Perovskito industrializacija spartėja, o vietinės įmonės konkuruoja dėl išdėstymo. Pranešama, kad pirmieji 5000 vienetų kalcio titano rūdos modulių buvo išsiųsti iš Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. taip pat spartina didžiausios pasaulyje 150 MW pilno kalcio titano rūdos laminuotos bandomosios linijos statybą; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW kalcio ir titano rūdos fotovoltinių modulių gamybos linija buvo baigta ir pradėta eksploatuoti 2022 m. gruodžio mėn., o metinė produkcijos vertė gali siekti 300 mln. juanių, pasiekus gamybą.
Kalcio titano rūda turi akivaizdžių pranašumų fotoelektros pramonėje
Fotoelektros pramonėje perovskitas pastaraisiais metais buvo labai paklausus. Priežastis, kodėl ji tapo „mėgstamiausia“ saulės elementų srityje, yra dėl savo unikalių sąlygų.
„Pirma, perovskitas turi daug puikių optoelektroninių savybių, tokių kaip reguliuojamas juostos tarpas, didelis sugerties koeficientas, maža eksitono surišimo energija, didelis nešiklio mobilumas, didelis defektų tolerancija ir kt.; antra, perovskito paruošimo procesas yra paprastas ir juo galima pasiekti permatomumo, itin lengvumo, itin plonumo, lankstumo ir kt. Galiausiai perovskito žaliavos yra plačiai prieinamos ir gausios. Luo Jingshan pristatė. O perovskito paruošimui taip pat reikia palyginti žemo grynumo žaliavų.
Šiuo metu PV lauke naudojama daug silicio pagrindu pagamintų saulės elementų, kuriuos galima suskirstyti į monokristalinį silicį, polikristalinį silicį ir amorfinį silicio saulės elementus. Teorinis kristalinio silicio elementų fotoelektrinės konversijos polius yra 29,4%, o dabartinė laboratorijos aplinka gali siekti daugiausia 26,7%, o tai yra labai arti konversijos lubų; Prognozuojama, kad technologinio tobulinimo ribinis pelnas taip pat bus vis mažesnis. Priešingai, perovskito elementų fotovoltinės konversijos efektyvumas turi didesnę teorinę 33% poliaus vertę, o jei du perovskito elementai yra sukrauti aukštyn ir žemyn, teorinis konversijos efektyvumas gali siekti 45%.
Be „efektyvumo“, kitas svarbus veiksnys yra „kaina“. Pavyzdžiui, priežastis, kodėl pirmosios kartos plonasluoksnių baterijų kaina negali sumažėti, yra ta, kad kadmio ir galio, kurie yra reti elementai Žemėje, atsargos yra per mažos, ir dėl to pramonė labiau išsivysčiusi. yra, kuo didesnė paklausa, tuo didesnės gamybos sąnaudos, ir tai niekada negalėjo tapti pagrindiniu produktu. Perovskito žaliavos žemėje platinamos dideliais kiekiais, o kaina taip pat labai pigi.
Be to, kalcio-titano rūdos dangos storis kalcio-titano rūdos akumuliatoriams yra tik keli šimtai nanometrų, maždaug 1/500 silicio plokštelių, o tai reiškia, kad medžiagos poreikis yra labai mažas. Pavyzdžiui, šiuo metu pasaulinis silicio medžiagos, skirtos kristalinio silicio elementams, poreikis yra apie 500 000 tonų per metus, o jei visas jas pakeisime perovskitinėmis ląstelėmis, perovskito prireiks tik apie 1000 tonų.
Kalbant apie gamybos sąnaudas, kristalinio silicio elementai reikalauja silicio gryninimo iki 99,9999%, todėl silicį reikia pašildyti iki 1400 laipsnių Celsijaus, ištirpinti į skystį, ištraukti į apvalius strypus ir griežinėlius, o tada surinkti į elementus, turint mažiausiai keturias gamyklas ir dvi iki trijų dienų ir didesnio energijos suvartojimo. Priešingai, norint gaminti perovskito ląsteles, perovskito pagrindo skystį reikia užtepti ant substrato ir tada laukti kristalizacijos. Visas procesas apima tik stiklą, lipnią plėvelę, perovskitą ir chemines medžiagas ir gali būti baigtas vienoje gamykloje, o visas procesas trunka tik apie 45 minutes.
„Iš perovskito paruoštos saulės baterijos turi puikų fotoelektros konversijos efektyvumą, kuris šiuo metu pasiekė 25,7 %, ir ateityje gali pakeisti tradicinius silicio pagrindu pagamintus saulės elementus, kad taptų komerciniais pagrindais. Luo Jingshan sakė.
Norint skatinti industrializaciją, reikia išspręsti tris pagrindines problemas
Vykdydami chalkocito industrializaciją, žmonės vis dar turi išspręsti 3 problemas, būtent ilgalaikį chalkocito stabilumą, didelio ploto paruošimą ir švino toksiškumą.
Pirma, perovskitas yra labai jautrus aplinkai, o tokie veiksniai kaip temperatūra, drėgmė, šviesa ir grandinės apkrova gali lemti perovskito skilimą ir ląstelių efektyvumo sumažėjimą. Šiuo metu dauguma laboratorinių perovskito modulių neatitinka tarptautinio fotovoltinių gaminių standarto IEC 61215, taip pat nepasiekia 10–20 metų silicio saulės elementų eksploatavimo trukmės, todėl perovskito kaina vis dar nėra palanki tradicinėje fotovoltinėje srityje. Be to, perovskito ir jo prietaisų skilimo mechanizmas yra labai sudėtingas, nėra labai aiškaus proceso supratimo šioje srityje, taip pat nėra vieningo kiekybinio standarto, o tai kenkia stabilumo tyrimams.
Kitas svarbus klausimas – kaip juos paruošti dideliu mastu. Šiuo metu, kai prietaisų optimizavimo tyrimai atliekami laboratorijoje, naudojamų prietaisų efektyvusis šviesos plotas paprastai yra mažesnis nei 1 cm2, o kalbant apie didelio masto komponentų komercinio pritaikymo etapą, reikia tobulinti laboratorinio paruošimo metodus. arba pakeistas. Pagrindiniai metodai, šiuo metu taikomi ruošiant didelio ploto perovskito plėveles, yra tirpalo metodas ir vakuuminis išgarinimo metodas. Tirpalo metodu perovskito plėvelių kokybei didelę įtaką turi pirmtako tirpalo koncentracija ir santykis, tirpiklio tipas ir laikymo laikas. Vakuuminio išgarinimo metodas paruošia geros kokybės ir kontroliuojamą perovskito plėvelių nusodinimą, tačiau vėlgi sunku pasiekti gerą kontaktą tarp pirmtakų ir substratų. Be to, kadangi perovskito įtaiso krūvio transportavimo sluoksnį taip pat reikia paruošti dideliame plote, pramoninėje gamyboje reikia sukurti gamybos liniją su nuolatiniu kiekvieno sluoksnio nusodinimu. Apskritai perovskito plonų plėvelių paruošimo dideliame plote procesą dar reikia toliau optimizuoti.
Galiausiai, švino toksiškumas taip pat kelia susirūpinimą. Dabartinių didelio efektyvumo perovskito prietaisų senėjimo procese perovskitas suirs ir susidarys laisvieji švino jonai ir švino monomerai, kurie, patekę į žmogaus organizmą, bus pavojingi sveikatai.
Luo Jingshan mano, kad tokias problemas kaip stabilumas gali išspręsti įrenginio pakuotė. „Jei ateityje šios dvi problemos bus išspręstos, taip pat yra brandus paruošimo procesas, taip pat galima padaryti perovskito prietaisus į permatomą stiklą arba padaryti ant pastatų paviršiaus, kad būtų galima integruoti fotovoltinį pastatą, arba padaryti lanksčius sulankstomus prietaisus, skirtus aviacijai ir kosmosui. kitose srityse, kad perovskitas erdvėje be vandens ir deguonies suvaidintų maksimalų vaidmenį. Luo Jingshan yra įsitikinęs perovskito ateitimi.
Paskelbimo laikas: 2023-04-15