A fotovoltaikus iparban a Perovskite az utóbbi években forró igényt mutatott. Az oka annak, hogy a napelemek területén „kedvence” lett az egyedi körülményei. A kalcium -titán érc számos kiváló fotovoltaikus tulajdonsággal, egyszerű előkészítési eljárással, valamint alapanyagok széles skálájával és bőséges tartalmával rendelkezik. Ezenkívül a perovskite földi erőművekben, repülésben, építőiparban, hordható energiatermelő eszközökben és sok más területen is felhasználható.
Március 21 -én a Ningde Times jelentkezett a „Kalcium -titanit napelem, valamint az előkészítő módszer és az energiakészülék” szabadalmára. Az utóbbi években a belpolitikák és intézkedések támogatásával a kalcium-titán-ércipar, amelyet a kalcium-titán érc-napelemek képviselnek, nagy lépéseket tettek. Tehát mi az a perovskite? Milyen a perovskite iparosodása? Milyen kihívásokkal is szembesülnek? A tudományos és technológiai napi riporter interjút készített az illetékes szakértőkkel.
A perovskite nem kalcium, sem titán.
Az úgynevezett perovskitok nem kalcium, sem titán, hanem általános kifejezés egy „kerámia-oxidok” osztályához, azonos kristályszerkezetgel, az ABX3 molekuláris képlettel. A A „nagy sugarai kation”, B a „fém kation” és x a „halogén anion” esetében. A A „nagy sugarai kation”, B a „fém kation”, az X a „halogén anion”. Ez a három ion számos csodálatos fizikai tulajdonságot mutathat a különböző elemek elrendezésével vagy a köztük lévő távolság beállításával, ideértve, de nem korlátozva a szigetelést, a ferroelektromosságot, az antiferromagnetizmust, az óriási mágneses hatást stb.
"Az anyag elemi összetétele szerint a perovskitok nagyjából három kategóriába sorolhatók: komplex fém -oxid perovskitok, szerves hibrid perovskitok és szervetlen halogénezett perovskitek." Luo Jingshan, a Nankai Egyetemi Elektronikus Információs és Optikai Műszaki Iskola professzora bevezette, hogy a fotovoltaikumokban most használt kalcium -titaniták általában az utóbbi kettő.
A Perovskite sok területen, például földi erőművekben, repülőgéppel, építőiparban és hordható energiatermelő eszközökben is felhasználható. Közülük a Perovskite fő alkalmazási területe a fotovoltaikus mező. A kalcium -titán -struktúrák nagyon meg lehet határozhatók és nagyon jó fotovoltaikus teljesítményűek, ami az elmúlt években a fotovoltaikus területen népszerű kutatási irány.
A perovskite iparosodása felgyorsul, és a hazai vállalkozások versenyeznek az elrendezésért. Úgy tűnik, hogy az első 5000 darab kalcium -titánérc modul, amelyet a Hangzhou Fina Photoelektromos Technology Co., Ltd -től szállítottak; A Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. szintén felgyorsítja a világ legnagyobb 150 MW teljes kalcium -titán ércének laminált kísérleti vonalának építését; A Kunshan GCL Photoelektromos Materials Co. Ltd. 150 MW kalcium-Titanium ORE fotovoltaikus modul gyártósora befejeződött és 2022 decemberében működik, és az éves kimeneti érték elérheti a 300 millió jüanot a termelés elérése után.
A kalcium -titán ércnek nyilvánvaló előnyei vannak a fotovoltaikus iparban
A fotovoltaikus iparban a Perovskite az utóbbi években forró igényt mutatott. Az oka annak, hogy a napelemek területén „kedvence” lett a saját egyedi körülményei.
„Először is, a Perovskite számos kiváló optoelektronikus tulajdonsággal rendelkezik, például állítható sávrés, nagy abszorpciós együttható, alacsony excitonkötési energia, nagy hordozó mobilitás, nagy hibás tolerancia stb.; Másodszor, a perovskit előkészítési folyamata egyszerű, és áttetszést, ultra-fényességet, ultravékonyságot, rugalmasságot stb. Luo Jingshan bemutatta. És a perovskit előkészítéséhez szintén viszonylag alacsony a nyersanyagok tisztasága.
Jelenleg a PV mező nagyszámú szilícium-alapú napelemet használ, amelyeket monokristályos szilícium, polikristályos szilícium és amorf szilícium-napelemekre lehet osztani. A kristályos szilíciumsejtek elméleti fotoelektromos konverziós pólusa 29,4%, és a jelenlegi laboratóriumi környezet legfeljebb 26,7%-ot érhet el, ami nagyon közel áll a konverzió mennyezetéhez; Előrelátható, hogy a technológiai fejlesztés marginális nyeresége egyre kisebb lesz. Ezzel szemben a perovskite -sejtek fotovoltaikus konverziós hatékonyságának magasabb elméleti pólusértéke 33%, és ha két perovskite -sejt össze van rakva és lefelé, akkor az elméleti konverziós hatékonyság elérheti a 45%-ot.
A „hatékonyság” mellett egy másik fontos tényező a „költség”. Például az oka annak, hogy a vékonyréteg -akkumulátorok első generációjának költségei nem tudnak csökkenni, az, hogy a kadmium és a gallium tartalékai, amelyek ritka elemek a Földön, túl kicsik, és ennek eredményeként az iparágnál fejlettebb az ipar minél nagyobb a kereslet, annál nagyobb a termelési költség, és soha nem tudott mainstream termékré válni. A perovskit nyersanyagai nagy mennyiségben oszlanak meg a földön, és az ár is nagyon olcsó.
Ezenkívül a kalcium-titán érc bevonat vastagsága csak néhány száz nanométer, a szilícium ostyák kb. 1/500-ja, ami azt jelenti, hogy az anyag iránti igény nagyon kicsi. Például a kristályos szilíciumsejtek számára a szilícium anyagának jelenlegi globális kereslete évente körülbelül 500 000 tonna, és ha mindegyiket Perovskite -sejtekkel cserélik, akkor csak körülbelül 1000 tonna perovskitre lesz szükség.
A gyártási költségek szempontjából a kristályos szilíciumsejtek szilíciumtisztítást igényelnek 99,9999%-ra, ezért a szilíciumot 1400 Celsius fokra kell melegíteni, folyadékba olvadva, kerek rudakba és szeletekbe húzva, majd legalább négy gyárral és két gyárral és két gyárral és két gyárral és kettővel kell összeállítani. három napig a köztük, és nagyobb energiafogyasztás. Ezzel szemben a perovskite -sejtek előállításához csak a perovskite bázis folyadékot kell felvinni a szubsztrátra, majd várni a kristályosodást. Az egész folyamat csak üveg, ragasztófóliával, perovskite és kémiai anyagokkal jár, és egy gyárban befejezhető, és az egész folyamat csak körülbelül 45 percig tart.
"A Perovskite-ból készített napelemek kiváló fotoelektromos konverziós hatékonysággal rendelkeznek, amely ebben a szakaszban elérte a 25,7% -ot, és a jövőben helyettesítheti a hagyományos szilícium-alapú napelemeket, hogy a kereskedelmi mainstream legyen." - mondta Luo Jingshan.
Három fő probléma van, amelyeket meg kell oldani az iparosodás előmozdítása érdekében
A kalkocit iparosodásának előmozdítása során az embereknek továbbra is 3 problémát kell megoldaniuk, nevezetesen a kalkoktumok hosszú távú stabilitását, a nagy terület előkészítését és az ólom toxicitását.
Először is, a perovskit nagyon érzékeny a környezetre, és olyan tényezők, mint a hőmérséklet, a páratartalom, a fény és az áramkör terhelése, a perovskit bomlásához és a sejtek hatékonyságának csökkentéséhez vezethet. Jelenleg a legtöbb laboratóriumi perovskite modul nem felel meg az IEC 61215 fotovoltaikus termékek nemzetközi szabványának, és nem érik el a szilícium-napelemek 10-20 éves élettartamát, tehát a perovskit költségei még mindig nem előnyösek a hagyományos fotovolikus mezőben. Ezenkívül a perovskite és eszközök lebomlási mechanizmusa nagyon összetett, és a területen nincs nagyon világos megértés, és nincs egységes kvantitatív standard, amely káros a stabilitási kutatásokra.
Egy másik fő kérdés az, hogyan lehet őket nagy léptékben felkészíteni. Jelenleg, amikor az eszköz optimalizálási vizsgálatait a laboratóriumban végzik, a felhasznált eszközök hatékony fényterülete általában kevesebb, mint 1 cm2, és amikor a nagyméretű alkatrészek kereskedelmi alkalmazási szakaszában van, a laboratóriumi előkészítési módszereket javítani kell vagy cserélve. A nagy területű perovskite-filmek előállítására jelenleg alkalmazandó fő módszerek a megoldás és a vákuum párologtatási módszer. Az oldat módszerében a prekurzor oldat koncentrációja és aránya, az oldószer típusa és a tárolási idő nagy hatással van a perovskite filmek minőségére. A vákuum párologtatási módszer előkészíti a perovskite -filmek jó minőségű és ellenőrizhető lerakódását, de ismét nehéz elérni a prekurzorok és a szubsztrátok közötti jó érintkezést. Ezen túlmenően, mivel a perovskite -eszköz töltési szállítási rétegét szintén nagy területen kell elkészíteni, az ipari termelésben az egyes rétegek folyamatos lerakódásával rendelkező gyártósorot kell létrehozni. Összességében a perovskite vékony fóliák nagy területének előkészítésének folyamatát továbbra is további optimalizálásra szorul.
Végül, az ólom toxicitása szintén aggodalomra ad okot. A jelenlegi nagy hatékonyságú perovskite-eszközök öregedési folyamata során a perovskite bomlik, hogy szabad ólomionokat és ólommonomereket hozzon létre, amelyek veszélyesek lesznek az egészségre, miután belépnek az emberi testbe.
Luo Jingshan úgy véli, hogy az olyan problémák, mint a stabilitás, eszközcsomagolással oldhatók meg. „Ha a jövőben ezt a két problémát megoldják, akkor van egy érett előkészítési folyamat is, a perovskite -eszközöket áttetsző üveggé is készítheti, vagy az épületek felületén megteheti a fotovoltaikus épületintegráció elérése érdekében, vagy rugalmas, összecsukható eszközökké alakíthatja az űrrepülést és Egyéb mezők, úgy, hogy a perovskit az űrben víz és oxigén környezetben, hogy maximális szerepet játsszon. ” Luo Jingshan bízik a Perovskite jövőjében.
A postai idő: április-15-2023