W branży fotowoltaicznej Perovskite był poszukiwany w ostatnich latach. Powodem, dla którego pojawił się jako „ulubiony” w dziedzinie ogniw słonecznych, jest jego unikalne warunki. Ruda tytanowa wapnia ma wiele doskonałych właściwości fotowoltaicznych, prosty proces przygotowania oraz szeroki zakres surowców i obfitej zawartości. Ponadto perowskit może być również używany w elektrowniach naziemnych, lotnictwie, konstrukcji, urządzeniach wytwarzających energię do noszenia i wielu innych dziedzinach.
21 marca Ningde Times zastosował się do patentu „wapniowego ogniwa słonecznego tytanitu i jego metody przygotowania i urządzenia energetycznego”. W ostatnich latach, przy wsparciu polityki i środków krajowych, przemysł rudy wapniowej, reprezentowany przez ogniwa słoneczne rudy wapnia-titan, poczynił duże postępy. Czym więc jest Perovskite? W jaki sposób jest uprzemysłowienie perowskitu? Jakie wyzwania wciąż stoją? Science and Technology Daily Reporter przeprowadził wywiady z odpowiednimi ekspertami.
Perovskite nie jest ani wapniem, ani tytanem.
Tak zwane perowskity nie są ani wapnia, ani tytan, ale ogólny termin dla klasy „tlenków ceramicznych” o tej samej strukturze krystalicznej, z wzorem molekularnym ABX3. A oznacza „kation dużego promienia”, B dla „kationu metalu” i x dla „anionu halogenowego”. A oznacza „kation dużego promienia”, B oznacza „kation metalowy”, a X oznacza „anion halogenowy”. Te trzy jony mogą wykazywać wiele niesamowitych właściwości fizycznych poprzez układ różnych elementów lub poprzez dostosowanie odległości między nimi, w tym między innymi izolacji, ferroelektryczności, antyferromagnetyzmu, gigantycznego efektu magnetycznego itp.
„Zgodnie z składem elementarnym materiału perowskity można z grubsza podzielić na trzy kategorie: złożone perowskity tlenku metalu, organiczne hybrydowe perowskity i nieorganiczne fluorowate perowskity”. Luo Jingshan, profesor w Nankai University's School of Electronic Information and Optical Engineering, przedstawił, że tytanity wapnia używane obecnie w fotowoltaice są zwykle dwa ostatnie.
Perovskite może być używany w wielu dziedzinach, takich jak elektrownie lądowe, urządzenia lotnicze, budowlane i do noszenia. Wśród nich pole fotowoltaiczne jest głównym obszarem zastosowania perowskiego. Struktury tytanitów wapnia są wysoce zaprojektowane i mają bardzo dobrą wydajność fotowoltaiczną, co w ostatnich latach jest popularnym kierunkiem badawczym w dziedzinie fotowoltaicznej.
Uprzemysłowienie Perovskite przyspiesza, a przedsiębiorstwa krajowe konkurują o układ. Doniesiono, że pierwsze 5000 modułów rudy tytanu wapnia wysyłanych z Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. przyspiesza także budowę największej na świecie pełnej laminowanej linii pilotów rud rudowych o mocy 150 MW; Kunshan GCL Photoelecric Materials Co. Ltd. 150 MW Wapnium-Titanium Ruda Photovoltaic Module została zakończona i uruchomiona w grudniu 2022 r., A roczna wartość wyjściowa może osiągnąć 300 milionów juanów po osiągnięciu produkcji.
Ruda tytanowa wapnia ma oczywiste zalety w branży fotowoltaicznej
W branży fotowoltaicznej Perovskite był poszukiwany w ostatnich latach. Powodem, dla którego pojawił się jako „ulubiony” w dziedzinie ogniw słonecznych, jest własne unikalne warunki.
„Po pierwsze, perowskit ma wiele doskonałych właściwości optoelektronicznych, takich jak regulowana szczelina pasma, wysoki współczynnik absorpcji, energia wiązania niskiego ekscytonu, mobilność wysokiej nośnika, tolerancja wysokiej defektów itp.; Po drugie, proces przygotowania perowskiego jest prosty i może osiągnąć półprzezroczystość, ultra-lekkość, ultracienność, elastyczność itp. Wreszcie surowce perowskiego są szeroko dostępne i obfite. ” Wprowadził Luo Jingshan. A przygotowanie perowskiego wymaga również stosunkowo niskiej czystości surowców.
Obecnie pole PV wykorzystuje dużą liczbę krzemowych ogniw słonecznych, które można podzielić na monokrystaliczny krzem, polikrystaliczny krzem i amorficzne silikonowe ogniwa słoneczne. Teoretyczny słup fotoelektryczny krystalicznych komórek krzemowych wynosi 29,4%, a obecne środowisko laboratoryjne może osiągnąć maksymalnie 26,7%, co jest bardzo zbliżone do sufitu konwersji; Można przewidzieć, że krańcowy wzrost poprawy technologicznej również stanie się coraz mniejszy. W przeciwieństwie do tego, wydajność konwersji fotowoltaicznej komórek perowskiego ma wyższą teoretyczną wartość bieguna 33%, a jeśli dwie komórki perowskiego są ułożone w górę i w dół, teoretyczna wydajność konwersji może osiągnąć 45%.
Oprócz „wydajności” kolejnym ważnym czynnikiem jest „koszt”. Na przykład powodem, dla którego koszt pierwszej generacji akumulatorów cienkich folii nie może spaść, jest to, że rezerwy kadmu i galu, które są rzadkimi elementami na Ziemi, są zbyt małe, a w rezultacie bardziej rozwinięte branżowe branże jest to, że im większy popyt, tym wyższy koszt produkcji i nigdy nie był w stanie stać się produktem głównego nurtu. Surowce perowskiego są dystrybuowane w dużych ilościach na ziemi, a cena jest również bardzo tania.
Ponadto grubość powłoki rudy wapniowej dla baterii rud wapnia-titanowych wynosi zaledwie kilkaset nanometrów, około 1/500 wafli krzemowych, co oznacza, że zapotrzebowanie na materiał jest bardzo małe. Na przykład obecne globalne zapotrzebowanie na materiał krzemowy dla krystalicznych komórek krzemowych wynosi około 500 000 ton rocznie, a jeśli wszystkie z nich zostaną zastąpione komórek perowskite, potrzebne będzie tylko około 1000 ton perowskiego.
Pod względem kosztów produkcji krystaliczne komórki krzemu wymagają oczyszczania krzemowego do 99,9999%, więc krzem należy podgrzewać do 1400 stopni Celsjusza, stopić się w cieczy, wciągnięte w okrągłe pręty i plastry, a następnie złożone w komórki, z co najmniej czterema fabrykami i dwiema fabrykami i dwiema fabrykami i dwiema fabrykami i dwoma do trzech dni pomiędzy i większym zużyciem energii. W przeciwieństwie do produkcji komórek perowskitu, konieczne jest jedynie zastosowanie cieczy bazowej perowskiego do podłoża, a następnie czekanie na krystalizację. Cały proces obejmuje tylko szkło, folię klejącą, perowskit i materiały chemiczne, i może być ukończony w jednej fabryce, a cały proces zajmuje tylko około 45 minut.
„Ogniwa słoneczne przygotowane z perowskitu mają doskonałą wydajność konwersji fotoelektrycznej, która osiągnęła 25,7% na tym etapie i mogą w przyszłości zastąpić tradycyjne ogniwa słoneczne na bazie krzemu, aby stać się głównym nurtem komercyjnym”. Powiedział Luo Jingshan.
Istnieją trzy główne problemy, które należy rozwiązać, aby promować uprzemysłowienie
Postępując w uprzemysłowieniu chalkocytu, ludzie nadal muszą rozwiązać 3 problemy, a mianowicie długoterminową stabilność chalkocytu, przygotowanie dużego obszaru i toksyczność ołowiu.
Po pierwsze, perowskit jest bardzo wrażliwy na środowisko, a czynniki takie jak temperatura, wilgotność, światło i obciążenie obwodu mogą prowadzić do rozkładu perowskiego i zmniejszenia wydajności komórek. Obecnie większość laboratoryjnych modułów perowskiego nie spełnia międzynarodowego standardu IEC 61215 dla produktów fotowoltaicznych, ani nie osiągają 10-20 lat długości krzemu słonecznego, więc koszt perowskitu nadal nie jest korzystny w tradycyjnym polu fotowoltaicznym. Ponadto mechanizm degradacji perowskitu i jego urządzeń jest bardzo złożony i nie ma bardzo jasnego zrozumienia procesu w terenie, ani nie ma ujednoliconego standardu ilościowego, co jest szkodliwe dla badań stabilności.
Kolejnym poważnym problemem jest ich przygotowanie na dużą skalę. Obecnie, gdy w laboratorium wykonywane są badania optymalizacji urządzeń, efektywna powierzchnia światła używanych urządzeń jest zwykle mniejsza niż 1 cm2, a jeśli chodzi o komercyjne stadium zastosowania komponentów na dużą skalę, należy ulepszyć metody przygotowania laboratoryjnego lub zastąpione. Głównymi metodami mające zastosowanie do przygotowania folii perowskiego na dużym obszarze są metoda rozwiązania i metoda odparowania próżniowego. W metodzie roztworu stężenie i stosunek roztworu prekursorowego, rodzaj rozpuszczalnika i czas przechowywania mają duży wpływ na jakość folii perowskiego. Metoda odparowywania próżniowej przygotowuje dobrą jakość i kontrolowane odkładanie filmów perowskitu, ale znów jest trudno osiągnąć dobry kontakt między prekursorami i substratami. Ponadto, ponieważ warstwę transportu ładunku urządzenia Perovskite należy również przygotować na dużym obszarze, należy ustalić linię produkcyjną z ciągłym osadzaniem każdej warstwy. Ogólnie rzecz biorąc, proces przygotowania cienkich folii perowskiego wciąż wymaga dalszej optymalizacji.
Wreszcie toksyczność ołowiu jest również problemem. Podczas procesu starzenia obecnych urządzeń o wysokiej wydajności Perovskite Perovskite rozkłada się w celu wytworzenia wolnych jonów ołowiu i monomerów ołowiowych, które będą niebezpieczne dla zdrowia po wejściu do ludzkiego ciała.
Luo Jingshan uważa, że problemy takie jak stabilność można rozwiązać przez opakowanie urządzeń. „Jeśli w przyszłości te dwa problemy zostaną rozwiązane, istnieje również dojrzały proces przygotowania, może również tworzyć urządzenia perowskitowe w półprzezroczyste szkło lub na powierzchnię budynków, aby osiągnąć integrację budynku fotowoltaicznego lub wykonane w elastyczne, składane urządzenia dla lotniczej i Inne pola, tak że perowskit w przestrzeni bez wody i środowiska tlenu odgrywa maksymalną rolę. ” Luo Jingshan jest przekonany o przyszłości Perovskite.
Czas postu: 15 kwietnia 2013 r