U fotonaponskoj industriji, perovskit je posljednjih godina vrlo tražen.Razlog zašto se pojavio kao „omiljeni“ u oblasti solarnih ćelija je zbog svojih jedinstvenih uslova.Kalcijum titanijumska ruda ima mnoga odlična fotonaponska svojstva, jednostavan proces pripreme, širok spektar sirovina i bogat sadržaj.Osim toga, perovskit se također može koristiti u zemaljskim elektranama, avijaciji, građevinarstvu, nosivim uređajima za proizvodnju energije i mnogim drugim poljima.
Ningde Times je 21. marta podnio zahtjev za patent „solarne ćelije od kalcijum titanita i metode njihove pripreme i uređaja za napajanje“.Poslednjih godina, uz podršku domaćih politika i mera, industrija rude kalcijum-titanijuma, koju predstavljaju solarne ćelije rude kalcijum-titanijuma, napravila je veliki napredak.Dakle, šta je perovskit?Kako ide industrijalizacija perovskita?S kojim izazovima se još uvijek suočavate?Novinar časopisa Science and Technology Daily intervjuisao je relevantne stručnjake.
Perovskit nije ni kalcijum ni titanijum.
Takozvani perovskiti nisu ni kalcijum ni titanijum, već generički naziv za klasu "keramičkih oksida" sa istom kristalnom strukturom, sa molekulskom formulom ABX3.A označava “kation velikog radijusa”, B za “kation metala” i X za “halogen anion”.A označava “kation velikog radijusa”, B znači “kation metala”, a X znači “halogen anion”.Ova tri jona mogu pokazati mnoga zadivljujuća fizička svojstva kroz raspored različitih elemenata ili podešavanjem udaljenosti između njih, uključujući, ali ne ograničavajući se na izolaciju, feroelektričnost, antiferomagnetizam, džinovski magnetni efekat, itd.
“Prema elementarnom sastavu materijala, perovskiti se mogu grubo podijeliti u tri kategorije: kompleksni metalni oksid perovskiti, organski hibridni perovskiti i neorganski halogenirani perovskiti.”Luo Jingshan, profesor na Školi elektronskih informacija i optičkog inženjeringa Univerziteta Nankai, predstavio je da su kalcijum titaniti koji se sada koriste u fotonaponskoj opremi obično posljednja dva.
perovskit se može koristiti u mnogim poljima kao što su zemaljske elektrane, svemir, građevinarstvo i nosivi uređaji za proizvodnju energije.Među njima, fotonaponsko polje je glavno područje primjene perovskita.Strukture od kalcijum-titanita su vrlo dizajnirane i imaju vrlo dobre fotonaponske performanse, što je popularan smjer istraživanja u fotonaponskom polju posljednjih godina.
Industrijalizacija perovskita se ubrzava, a domaća preduzeća se takmiče za izgled.Izvještava se da je prvih 5.000 komada modula rude kalcijum-titanijuma isporučeno iz Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd;Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. također ubrzava izgradnju najveće svjetske pilot linije od 150 MW pune kalcijum-titanijumske rude;Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. Linija za proizvodnju fotonaponskih modula od 150 MW rude kalcijuma i titana je završena i puštena u rad u decembru 2022., a godišnja vrijednost proizvodnje može doseći 300 miliona juana nakon postizanja proizvodnje.
Kalcijum titanijumska ruda ima očigledne prednosti u fotonaponskoj industriji
U fotonaponskoj industriji, perovskit je posljednjih godina vrlo tražen.Razlog zašto se pojavio kao „omiljeni“ u oblasti solarnih ćelija je zbog svojih jedinstvenih uslova.
“Prvo, perovskit ima brojna odlična optoelektronska svojstva, kao što su podesivi razmak u pojasu, visoki koeficijent apsorpcije, niska energija vezivanja eksitona, visoka pokretljivost nosača, visoka tolerancija na defekte, itd.;drugo, proces pripreme perovskita je jednostavan i može postići prozirnost, ultra-lakoću, ultratanku, fleksibilnost, itd. Konačno, sirovine perovskita su široko dostupne i u izobilju.”Luo Jingshan je predstavio.A za pripremu perovskita potrebna je i relativno niska čistoća sirovina.
Trenutno, PV polje koristi veliki broj solarnih ćelija na bazi silicijuma, koje se mogu podijeliti na monokristalni silicijum, polikristalni silicijum i solarne ćelije amorfnog silicija.Teoretski pol fotoelektrične konverzije ćelija kristalnog silicija je 29,4%, a trenutno laboratorijsko okruženje može dostići maksimum od 26,7%, što je vrlo blizu plafona konverzije;predvidljivo je da će i marginalni dobitak od tehnološkog poboljšanja biti sve manji i manji.Nasuprot tome, efikasnost fotonaponske konverzije perovskitnih ćelija ima višu teorijsku vrijednost polova od 33%, a ako su dvije perovskitne ćelije naslagane gore-dolje zajedno, teorijska efikasnost konverzije može doseći 45%.
Pored “efikasnosti”, još jedan važan faktor je “trošak”.Na primjer, razlog zašto se cijena prve generacije tankoslojnih baterija ne može smanjiti je taj što su rezerve kadmijuma i galija, koji su rijetki elementi na zemlji, premale, a kao rezultat toga je industrija razvijenija. je, što je veća potražnja, to je veći trošak proizvodnje, a nikada nije mogao postati glavni proizvod.Sirovine perovskita rasprostranjene su u velikim količinama po zemlji, a i cijena je vrlo jeftina.
Osim toga, debljina prevlake kalcijum-titanijumske rude za baterije sa rudom kalcijum-titanijuma je samo nekoliko stotina nanometara, oko 1/500 debljine silikonskih pločica, što znači da je potražnja za materijalom vrlo mala.Na primjer, trenutna globalna potražnja za silicijumskim materijalom za ćelije kristalnog silicija je oko 500.000 tona godišnje, a ako se sve one zamijene perovskitnim ćelijama, biće potrebno samo oko 1.000 tona perovskita.
Što se tiče troškova proizvodnje, ćelije kristalnog silicijuma zahtevaju prečišćavanje silicijuma do 99,9999%, tako da se silicijum mora zagrejati na 1400 stepeni Celzijusa, rastopiti u tečnost, izvući u okrugle šipke i kriške, a zatim sastaviti u ćelije, sa najmanje četiri fabrike i dve do tri dana između, i veća potrošnja energije.Nasuprot tome, za proizvodnju perovskitnih ćelija potrebno je samo nanijeti perovskit baznu tekućinu na podlogu, a zatim pričekati kristalizaciju.Cijeli proces uključuje samo staklo, ljepljivu foliju, perovskit i kemijske materijale i može se završiti u jednoj tvornici, a cijeli proces traje samo oko 45 minuta.
“Solarne ćelije pripremljene od perovskita imaju odličnu fotoelektričnu konverziju koja je u ovoj fazi dostigla 25,7% i mogla bi zamijeniti tradicionalne solarne ćelije bazirane na silicijumu u budućnosti kako bi postale komercijalni mainstream.”Luo Jingshan je rekao.
Postoje tri glavna problema koja treba riješiti kako bi se promovirala industrijalizacija
U napredovanju industrijalizacije halkocita, ljudi još trebaju riješiti 3 problema, a to su dugoročna stabilnost halkocita, priprema velikih površina i toksičnost olova.
Prvo, perovskit je vrlo osjetljiv na okolinu, a faktori kao što su temperatura, vlažnost, svjetlost i opterećenje kola mogu dovesti do raspadanja perovskita i smanjenja efikasnosti ćelije.Trenutno većina laboratorijskih perovskitnih modula ne ispunjava IEC 61215 međunarodni standard za fotonaponske proizvode, niti dostižu životni vijek silikonskih solarnih ćelija od 10-20 godina, tako da cijena perovskita još uvijek nije povoljna u tradicionalnom fotonaponskom polju.Osim toga, mehanizam degradacije perovskita i njegovih uređaja je vrlo složen, te ne postoji jasno razumijevanje procesa na terenu, niti postoji jedinstveni kvantitativni standard, što je štetno za istraživanje stabilnosti.
Drugo važno pitanje je kako ih pripremiti u velikim razmjerima.Trenutno, kada se studije optimizacije uređaja izvode u laboratoriji, efektivna svjetlosna površina korišćenih uređaja obično je manja od 1 cm2, a kada je u pitanju faza komercijalne primjene velikih komponenti, potrebno je poboljšati metode laboratorijske pripreme. ili zamijenjen.Glavne metode koje se trenutno primjenjuju za pripremu perovskitnih filmova velike površine su metoda otopine i metoda vakuumskog isparavanja.U metodi rastvora, koncentracija i odnos rastvora prekursora, vrsta rastvarača i vreme skladištenja imaju veliki uticaj na kvalitet perovskitnih filmova.Metoda vakuumskog isparavanja priprema kvalitetno i kontrolirano taloženje perovskitnih filmova, ali je opet teško postići dobar kontakt između prekursora i supstrata.Osim toga, budući da se sloj za transport naboja perovskitnog uređaja također treba pripremiti na velikom prostoru, u industrijskoj proizvodnji potrebno je uspostaviti proizvodnu liniju sa kontinuiranim taloženjem svakog sloja.Sve u svemu, proces pripreme velikih površina tankih filmova perovskita još uvijek treba dalju optimizaciju.
Konačno, toksičnost olova također je zabrinjavajuća.Tokom procesa starenja sadašnjih visokoefikasnih perovskitnih uređaja, perovskit će se razgraditi da bi proizveo slobodne jone olova i olovne monomere, koji će biti opasni po zdravlje kada uđu u ljudsko tijelo.
Luo Jingshan vjeruje da se problemi poput stabilnosti mogu riješiti pakovanjem uređaja.“Ako se u budućnosti ova dva problema riješe, postoji i zreo proces pripreme, može se napraviti i uređaj od perovskita u prozirno staklo ili napraviti na površini zgrada kako bi se postigla fotonaponska integracija zgrada, ili napraviti fleksibilne sklopive uređaje za zrakoplovstvo i svemir. druga polja, tako da perovskit u svemiru bez vode i okoline kiseonika igra maksimalnu ulogu.”Luo Jingshan je siguran u budućnost perovskita.
Vrijeme objave: Apr-15-2023