Vo fotovoltaickom priemysle bol Perovskit v posledných rokoch v horúcom dopyte. Dôvod, prečo sa objavil ako „obľúbený“ v oblasti solárnych článkov, je spôsobený jeho jedinečnými podmienkami. Vápniková titánová ruda má veľa vynikajúcich fotovoltaických vlastností, jednoduchý prípravný proces a širokú škálu surovín a bohatého obsahu. Okrem toho sa Perovskit môže použiť aj v pozemných elektrárňach, letectve, stavebníctve, nositeľných zariadeniach na výrobu energie a mnohých ďalších polí.
21. marca sa Ningde Times použil na patent „Solárny článok titanitu vápenatého a jeho spôsob prípravy a napájacie zariadenie“. V posledných rokoch, s podporou domácich politík a opatrení, priemysel vápnikovo-titánovej rudy predstavovanej solárnymi článkami vápnikovej a titánovej rudy urobil veľké pokroky. Čo je teda Perovskit? Aká je industrializácia perovskitu? Aké výzvy stále čelia? Denný reportér vedy a technológie robil rozhovor s príslušnými odborníkmi.
Perovskit nie je ani vápnik, ani titán.
Takzvané perovskity nie sú ani vápnikom ani titánom, ale generickým pojmom pre triedu „keramických oxidov“ s rovnakou kryštálovou štruktúrou, s molekulárnym receptúrou ABX3. A znamená „veľký polomer katión“, B pre „kovový katión“ a X pre „halogénové anión“. A znamená „veľký polomer katión“, B znamená „kovový katión“ a X znamená „halogénovú anión“. Tieto tri ióny môžu vykazovať mnoho úžasných fyzikálnych vlastností prostredníctvom usporiadania rôznych prvkov alebo úpravou vzdialenosti medzi nimi, vrátane, ale nielen na izoláciu, ferroelektritu, antiferomagnetizmus, obrovský magnetický efekt atď.
„Podľa elementárneho zloženia materiálu môžu byť perovskity zhruba rozdelené do troch kategórií: komplexné perovskity oxidu kovu, organické hybridné perovskity a anorganické halogénované perovskity.“ Luo Jingshan, profesor na škole elektronických informácií a optického inžinierstva na univerzite v Nankai, predstavil, že titanity vápnika, ktoré sa teraz používajú vo fotovoltaike, sú zvyčajne posledné dva.
Perovskit sa môže používať v mnohých oblastiach, ako sú suchozemské elektrárne, letecký priestor, konštrukcia a nositeľné zariadenia na výrobu energie. Medzi nimi je fotovoltaické pole hlavnou oblasťou aplikácie Perovskite. Vápnikové titanitové štruktúry sú vysoko označiteľné a majú veľmi dobrý fotovoltaický výkon, ktorý je v posledných rokoch populárnym smerom výskumu vo fotovoltaickom poli.
Industrializácia perovskitu sa zrýchľuje a domáce podniky súťažia o usporiadanie. Uvádza sa, že prvých 5 000 kusov modulov vápnikovej titánovej rudy odoslaných z Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. tiež urýchľuje výstavbu najväčšej 150 MW plnej laminátovej pilotnej línie titaniovej rudy na svete; Kunshan GCl Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW Produkčná linka Pottovoltaic Module vápnikovej a titánovej rudy bola dokončená a vložená do prevádzky v decembri 2022 a ročná hodnota výstupu môže dosiahnuť 300 miliónov juanov po dosiahnutí výroby.
Vápniková titánová ruda má zjavné výhody vo fotovoltaickom priemysle
Vo fotovoltaickom priemysle bol Perovskit v posledných rokoch v horúcom dopyte. Dôvod, prečo sa objavil ako „obľúbený“ v oblasti solárnych článkov, je spôsobený vlastnými jedinečnými podmienkami.
„Po prvé, Perovskit má početné vynikajúce optoelektronické vlastnosti, ako je napríklad nastaviteľná medzera v pásme, vysoký absorpčný koeficient, nízka väzbová energia excitonu, vysoká mobilita nosiča, vysoká tolerancia defektov atď.; Po druhé, proces prípravy perovskitu je jednoduchý a môže dosiahnuť priesvitnosť, ultraľahlosť, ultratenku, flexibilitu atď. Nakoniec sú suroviny perovskitu široko dostupné a hojné. “ Predstavil sa Luo Jingshan. A príprava perovskitu si tiež vyžaduje relatívne nízku čistotu surovín.
V súčasnosti PV pole používa veľké množstvo solárnych článkov na báze kremíka, ktoré možno rozdeliť na monokryštalický kremík, polykryštalický kremík a amorfné kremíkové solárne bunky. Teoretický fotoelektrický konverzný pól kryštalických kremíkových buniek je 29,4%a súčasné laboratórne prostredie môže dosiahnuť maximálne 26,7%, čo je veľmi blízko stropu konverzie; Predpokladá sa, že okrajový zisk technologického zlepšenia sa zmenší a mení. Naopak, fotovoltaická konverzná účinnosť perovskitových buniek má vyššiu teoretickú hodnotu pólu 33%, a ak sú dve perovskitové bunky naskladané nahor a nadol, teoretická konverzná účinnosť môže dosiahnuť 45%.
Okrem „efektívnosti“ je ďalším dôležitým faktorom „náklady“. Napríklad dôvod, prečo náklady na prvú generáciu batérií tenkých filmov nemôžu zostúpiť, je to, že rezervy kadmia a gália, ktoré sú zriedkavými prvkami na Zemi, sú príliš malé, a preto, čím viac vyvinuli priemysel. je, tým väčší je dopyt, tým vyšší je výrobné náklady a nikdy sa nedokázal stať hlavným produktom. Suroviny Perovskitu sú distribuované vo veľkom množstve na Zemi a cena je tiež veľmi lacná.
Okrem toho je hrúbka povlaku vápnikovo-titánovej rudy pre batérie vápnikovej a titánovej rudy iba niekoľko stoviek nanometrov, asi 1/500. z hrúbky kremíkových doštičiek, čo znamená, že dopyt po materiáli je veľmi malý. Napríklad súčasný globálny dopyt po kremíkovom materiáli pre kryštalické kremíkové bunky je asi 500 000 ton ročne, a ak sú všetky z nich nahradené perovskitovými bunkami, bude potrebných iba asi 1 000 ton perovskitu.
Pokiaľ ide o výrobné náklady, kryštalické kremíkové bunky vyžadujú čistenie kremíka na 99,999%, takže kremík musí byť zahrievaný na 1400 stupňov Celzia, roztavený na kvapalinu, vtiahnutý do okrúhly do troch dní medzi tým a vyššou spotrebou energie. Naopak, na produkciu perovskitových buniek je potrebné použiť iba kvapalinu perovskitovej bázy na substrát a potom čakať na kryštalizáciu. Celý proces zahŕňa iba sklo, adhezívny film, perovskit a chemické materiály a je možné ho dokončiť v jednej továrni a celý proces trvá iba asi 45 minút.
„Solárne články pripravené z Perovskitu majú vynikajúcu fotoelektrickú účinnosť konverzie, ktorá dosiahla 25,7% v tejto fáze a v budúcnosti môže nahradiť tradičné solárne bunky založené na kremíku, aby sa stala komerčným hlavným prúdom.“ Povedal Luo Jingshan.
Existujú tri hlavné problémy, ktoré je potrebné vyriešiť na podporu industrializácie
Pri pokroku v industrializácii chalkocitu ľudia stále potrebujú vyriešiť 3 problémy, konkrétne dlhodobú stabilitu chalkocitu, prípravu veľkých plochy a toxicitu olova.
Po prvé, perovskit je veľmi citlivý na životné prostredie a faktory, ako je teplota, vlhkosť, svetlo a zaťaženie obvodom, môžu viesť k rozkladu perovskitu a k zníženiu účinnosti buniek. V súčasnosti väčšina laboratórnych modulov perovskitu nespĺňa medzinárodný štandard IEC 61215 pre fotovoltaické výrobky, ani sa nedosahujú do životnosti 10 až 20 rokov kremíkových solárnych článkov, takže náklady na perovskit nie sú v tradičnom fotovolovom poli stále výhodné. Okrem toho je degradačný mechanizmus perovskitu a jeho zariadení veľmi zložitý a neexistuje veľmi jasné pochopenie procesu v teréne, ani neexistuje zjednotený kvantitatívny štandard, ktorý škodí výskumu stability.
Ďalším hlavným problémom je, ako ich pripraviť vo veľkom rozsahu. V súčasnosti, keď sa v laboratóriu vykonávajú štúdie optimalizácie zariadení, je efektívna oblasť použitých zariadení zvyčajne menšia ako 1 cm2 a pokiaľ ide o fázu komerčnej aplikácie veľkých komponentov, je potrebné vylepšiť metódy laboratórnej prípravy alebo vymenené. Hlavnými metódami, ktoré sa v súčasnosti vzťahujú na prípravu perovskitových filmov vo veľkom oblastiach, sú metóda riešenia a metóda odparovania vákuu. V metóde roztoku majú koncentrácia a pomer prekurzorového roztoku, typ rozpúšťadla a čas skladovania veľký vplyv na kvalitu perovskitových filmov. Metóda odparovania vákua pripravuje kvalitnú a kontrolovateľnú depozíciu perovskitových filmov, ale opäť je ťažké dosiahnuť dobrý kontakt medzi prekurzormi a substrátmi. Okrem toho, pretože vrstva prenosu náboja perovskitového zariadenia sa musí pripraviť aj na veľkej ploche, pri priemyselnej výrobe sa musí zriadiť výrobná linka s nepretržitým ukladaním každej vrstvy. Celkovo si ešte stále vyžaduje ďalší proces prípravy tenkých filmov perovskitu vo veľkom oblastiach.
Nakoniec, toxicita olova je tiež problémom. Počas procesu starnutia súčasných vysokoúčinných zariadení perovskitu sa perovskit rozkladá na výrobu voľných olovených iónov a olovených monomérov, ktoré budú po vstupe do ľudského tela nebezpečné pre zdravie.
Luo Jingshan verí, že problémy, ako je stabilita, sa dajú vyriešiť balením zariadení. „Ak sa v budúcnosti vyriešia tieto dva problémy, existuje aj proces zrelého prípravy, môže tiež vyrobiť perovskitové zariadenia do priesvitného skla alebo na povrch budov, aby sa dosiahla integrácia fotovoltaickej budov Iné polia, takže perovskit vo vesmíre bez vody a kyslíka, ktorý zohráva maximálnu úlohu. “ Luo Jingshan je presvedčený o budúcnosti Perovskite.
Čas príspevku: 15. apríla-2023