In die fotovoltaïese industrie is Perovskite die afgelope paar jaar in die eerste vraag. Die rede waarom dit na vore gekom het as die 'gunsteling' op die gebied van sonkragselle, is te danke aan sy unieke toestande. Kalsium -titaniumerts het baie uitstekende fotovoltaïese eienskappe, eenvoudige voorbereidingsproses en 'n wye verskeidenheid grondstowwe en oorvloedige inhoud. Daarbenewens kan perovskiet ook gebruik word in grondkragsentrales, lugvaart, konstruksie, drabare kragopwekkingstoestelle en baie ander velde.
Op 21 Maart het Ningde Times aansoek gedoen om die patent van “kalsiumtitaniet -sonkrag en sy voorbereidingsmetode en kragtoestel”. In onlangse jare, met die ondersteuning van binnelandse beleid en maatreëls, het die kalsium-titaniumertsbedryf, wat deur kalsium-titanium erts sonkragselle voorgestel word, groot vordering gemaak. So, wat is Perovskite? Hoe is die industrialisasie van perovskiet? Watter uitdagings staan nog in die gesig? Wetenskap en tegnologie Daily Reporter het 'n onderhoud met die betrokke kundiges gevoer.
Perovskite is nie kalsium of titaan nie.
Die sogenaamde perovskiete is nie kalsium of titaan nie, maar 'n generiese term vir 'n klas 'keramiekoksiede' met dieselfde kristalstruktuur, met die molekulêre formule ABX3. A staan vir “groot radius kation”, b vir “metaal katioon” en x vir “halogeenanion”. A staan vir 'groot radius katioon', B staan vir 'metaal katioon' en X staan vir 'halogeenanion'. Hierdie drie ione kan baie ongelooflike fisiese eienskappe vertoon deur die rangskikking van verskillende elemente of deur die afstand tussen hulle aan te pas, insluitend maar nie beperk nie tot isolasie, ferro -elektrisiteit, antiferromagnetisme, reuse -magnetiese effek, ens.
"Volgens die elementêre samestelling van die materiaal kan perovskiete grofweg in drie kategorieë verdeel word: komplekse metaaloksied perovskiete, organiese baster perovskiete en anorganiese gehalogeneerde perovskiete." Luo Jingshan, 'n professor aan die Nankai University's School of Electronic Information and Optical Engineering, het bekendgestel dat die kalsiumtitaniete wat nou in fotovoltaïese gebruik word, gewoonlik laasgenoemde twee is.
Perovskite kan in baie velde gebruik word, soos aardkragsentrales, lug-, konstruksie- en drabare kragopwekkingstoestelle. Onder hulle is fotovoltaïese veld die belangrikste toepassingsarea van perovskiet. Kalsiumtitanietstrukture is baie ontwerpbaar en het baie goeie fotovoltaïese werkverrigting, wat die afgelope paar jaar 'n gewilde navorsingsrigting in fotovoltaïese veld is.
Die industrialisasie van perovskiet versnel, en huishoudelike ondernemings ding mee om die uitleg. Daar word berig dat die eerste 5.000 stukke kalsium -titaan -ertsmodules wat vanaf Hangzhou FINA Photo -Electric Technology Co., Ltd gestuur is; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd., versnel ook die konstruksie van die wêreld se grootste 150 MW volledige kalsiumtitaan -erts -gelamineerde loodslyn; KUNSHAN GCL Foto-elektriese Materials Co. Ltd. 150 MW kalsium-titanium erts fotovoltaïese module produksielyn is voltooi en in Desember 2022 in werking gestel, en die jaarlikse uitsetwaarde kan 300 miljoen yuan bereik nadat die produksie bereik is.
Kalsiumtitaniumerts hou duidelike voordele in die fotovoltaïese industrie in
In die fotovoltaïese industrie is Perovskite die afgelope paar jaar in die eerste vraag. Die rede waarom dit na vore gekom het as die 'gunsteling' op die gebied van sonkragselle, is te danke aan sy eie unieke toestande.
“Eerstens het Perovskite talle uitstekende opto -elektroniese eienskappe, soos verstelbare bandgaping, hoë absorpsiekoëffisiënt, lae Exciton -bindingsenergie, mobiliteit met 'n hoë draer, toleransie met 'n hoë defek, ens.; Tweedens is die voorbereidingsproses van perovskiet eenvoudig en kan dit deurskynend, ultra-ligtheid, ultra-dons, buigsaamheid, ens. Uiteindelik bereik. Uiteindelik is perovskite grondstowwe wyd beskikbaar en volop. ” Luo Jingshan het bekendgestel. En die voorbereiding van perovskiet benodig ook 'n relatiewe lae suiwerheid van grondstowwe.
Op die oomblik gebruik die PV-veld 'n groot aantal silikon-gebaseerde sonkragselle wat in monokristallyne silikon, poli-kristallyne silikon en amorfe silikon-sonkragselle verdeel kan word. Die teoretiese foto -elektriese omskakelingspaal van kristallyne silikonselle is 29,4%, en die huidige laboratoriumomgewing kan 'n maksimum van 26,7%bereik, wat baie naby die plafon van omskakeling is; Dit is voorsien dat die marginale wins van tegnologiese verbetering ook kleiner en kleiner sal word. In teenstelling hiermee het die fotovoltaïese omskakelingsdoeltreffendheid van perovskietselle 'n hoër teoretiese paalwaarde van 33%, en as twee perovskietselle op en af saam op en af is, kan die teoretiese omskakelingsdoeltreffendheid 45%bereik.
Benewens 'doeltreffendheid', is 'n ander belangrike faktor 'koste'. Die rede waarom die koste van die eerste generasie dun filmbatterye nie kan daal nie, is byvoorbeeld dat die reserwes van kadmium en gallium, wat seldsame elemente op aarde is, te klein is, en as gevolg hiervan, hoe meer ontwikkel die bedryf die bedryf is, hoe groter die vraag, hoe hoër is die produksiekoste, en dit kon nog nooit 'n hoofstroomproduk word nie. Die grondstowwe van perovskiet word in groot hoeveelhede op die aarde versprei, en die prys is ook baie goedkoop.
Daarbenewens is die dikte van die kalsium-titaan-ertsbedekking vir kalsium-titaniumertsbatterye slegs 'n paar honderd nanometer, ongeveer 1/500ste van die van silikonwafels, wat beteken dat die vraag na die materiaal baie klein is. Byvoorbeeld, die huidige wêreldwye vraag na silikonsmateriaal vir kristallyne silikonselle is ongeveer 500,000 ton per jaar, en as almal vervang word met perovskietselle, sal slegs ongeveer 1 000 ton perovskiet nodig wees.
Wat die vervaardigingskoste betref, benodig kristallyne silikondelle silikon -suiwering tot 99.9999%, dus moet silikon verhit word tot 1400 grade Celsius, in vloeistof gesmelt word, in ronde stawe en skywe getrek word, en dan in selle saamgestel word, met ten minste vier fabrieke en twee tot drie dae tussenin, en groter energieverbruik. In teenstelling hiermee, is dit slegs nodig om die perovskietbasisvloeistof op die substraat toe te pas en dan op kristallisasie te wag. Die hele proses behels slegs glas, kleeffilm, perovskiet en chemiese materiale, en kan in een fabriek voltooi word, en die hele proses duur slegs ongeveer 45 minute.
"Sonkragselle wat van Perovskite berei is, het uitstekende foto-elektriese omskakelingsdoeltreffendheid, wat op hierdie stadium 25,7% bereik het, en in die toekoms tradisionele silikon-gebaseerde sonkragselle kan vervang om die kommersiële hoofstroom te word." Luo Jingshan het gesê.
Daar is drie groot probleme wat opgelos moet word om industrialisasie te bevorder
By die bevordering van die industrialisasie van chalcocite moet mense steeds 3 probleme oplos, naamlik die langtermynstabiliteit van chalcociet, groot voorbereiding van die gebied en die toksisiteit van lood.
Eerstens is perovskiet baie sensitief vir die omgewing, en faktore soos temperatuur, humiditeit, lig en stroombaan kan lei tot die ontbinding van perovskiet en die vermindering van seldoeltreffendheid. Tans voldoen die meeste laboratoriumperovskite-modules nie aan die IEC 61215 International Standard vir fotovoltaïese produkte nie, en bereik hulle ook nie die 10-20 jaar lewenslange silikon-sonkragselle nie, dus is die koste van perovskiet steeds nie voordelig in die tradisionele fotovoltaïese veld nie. Daarbenewens is die afbraakmeganisme van perovskiet en sy toestelle baie ingewikkeld, en daar is geen baie duidelike begrip van die proses in die veld nie, en daar is ook nie 'n verenigde kwantitatiewe standaard nie, wat nadelig is vir stabiliteitsnavorsing.
'N Ander belangrike probleem is hoe om hulle op groot skaal voor te berei. Tans, wanneer apparaatoptimaliseringsstudies in die laboratorium uitgevoer word, is die effektiewe ligarea van die gebruikte toestelle gewoonlik minder as 1 cm2, en as dit kom by die kommersiële toepassingsfase van grootskaalse komponente, moet die laboratoriumvoorbereidingsmetodes verbeter word of vervang. Die belangrikste metodes wat tans van toepassing is op die voorbereiding van perovskite-films met groot gebiede, is die oplossingsmetode en die vakuumverdampingsmetode. In die oplossingsmetode het die konsentrasie en verhouding van die voorloperoplossing, die tipe oplosmiddel en die opbergingstyd 'n groot invloed op die kwaliteit van die Perovskite -films. Vakuumverdampingsmetode berei goeie gehalte en beheerbare afsetting van Perovskite -films voor, maar dit is weer moeilik om goeie kontak tussen voorgangers en substraat te bewerkstellig. Aangesien die ladingvervoerlaag van die Perovskite -toestel ook in 'n groot gebied voorberei moet word, moet 'n produksielyn met 'n deurlopende afsetting van elke laag in industriële produksie gevestig word. In die algemeen het die proses van grootbereiking van perovskite-dun films steeds verdere optimalisering nodig.
Laastens is die toksisiteit van lood ook 'n kwessie van kommer. Tydens die verouderingsproses van huidige perovskite-toestelle met hoë doeltreffendheid, sal Perovskite ontbind om gratis loodione en loodmonomere te produseer, wat gevaarlik vir die gesondheid sal wees sodra hulle die menslike liggaam binnekom.
Luo Jingshan is van mening dat probleme soos stabiliteit deur toestelverpakking opgelos kan word. 'As hierdie twee probleme in die toekoms opgelos word, is daar ook 'n volwasse voorbereidingsproses, kan dit ook perovskiettoestelle in deurskynende glas maak of op die oppervlak van geboue doen om fotovoltaïese bouintegrasie te bewerkstellig, of tot buigsame opvoubare toestelle vir lugvaart en gemaak word. ander velde, sodat perovskiet in die ruimte sonder water en suurstofomgewing 'n maksimum rol speel. ” Luo Jingshan is vol vertroue oor die toekoms van Perovskite.
Pos tyd: Apr-15-2023