In die fotovoltaïese industrie is perovskiet die afgelope paar jaar groot aanvraag. Die rede waarom dit as die "gunsteling" op die gebied van sonselle na vore getree het, is as gevolg van sy unieke toestande. Kalsiumtitaniumerts het baie uitstekende fotovoltaïese eienskappe, eenvoudige voorbereidingsproses, en 'n wye verskeidenheid grondstowwe en oorvloedige inhoud. Daarbenewens kan perovskiet ook in grondkragsentrales, lugvaart, konstruksie, draagbare kragopwekkingstoestelle en baie ander velde gebruik word.
Op 21 Maart het Ningde Times aansoek gedoen om die patent van "kalsiumtitaniet-sonsel en sy voorbereidingsmetode en kragtoestel". In onlangse jare, met die ondersteuning van binnelandse beleid en maatreëls, het die kalsium-titaniumertsbedryf, verteenwoordig deur kalsium-titaniumerts-sonselle, groot vordering gemaak. So, wat is perovskiet? Hoe is die industrialisering van perovskiet? Watter uitdagings word nog in die gesig gestaar? Wetenskap en Tegnologie Daaglikse verslaggewer het 'n onderhoud met die betrokke kundiges gevoer.
Perovskiet is nie kalsium of titanium nie.
Die sogenaamde perovskiete is nie kalsium of titanium nie, maar 'n generiese term vir 'n klas "keramiekoksiede" met dieselfde kristalstruktuur, met die molekulêre formule ABX3. A staan vir "groot radius katioon", B vir "metaal katioon" en X vir "halogeen anioon". A staan vir "groot radius katioon", B staan vir "metaal katioon" en X staan vir "halogeen anioon". Hierdie drie ione kan baie wonderlike 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, ferroelektrisiteit, antiferromagnetisme, reuse magnetiese effek, ens.
"Volgens die elementêre samestelling van die materiaal kan perovskiete rofweg in drie kategorieë verdeel word: komplekse metaaloksiedperovskiete, organiese hibriede perovskiete en anorganiese gehalogeneerde perovskiete." Luo Jingshan, 'n professor aan die Nankai Universiteit se Skool vir Elektroniese Inligting en Optiese Ingenieurswese, het bekendgestel dat die kalsiumtitaniete wat nou in fotovoltaïese gebruik word, gewoonlik laasgenoemde twee is.
perovskiet kan in baie velde gebruik word, soos aardkragsentrales, lugvaart, konstruksie en draagbare kragopwekkingstoestelle. Onder hulle is fotovoltaïese veld die belangrikste toepassingsgebied van perovskiet. Kalsiumtitanietstrukture is hoogs ontwerpbaar en het baie goeie fotovoltaïese werkverrigting, wat die afgelope jare 'n gewilde navorsingsrigting in fotovoltaïese veld is.
Die industrialisering van perovskiet versnel, en binnelandse ondernemings ding mee om die uitleg. Daar word berig dat die eerste 5 000 stukke kalsium-titaniumertsmodules van Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd. Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. versnel ook die konstruksie van die wêreld se grootste 150 MW volle kalsium-titaniumerts-gelamineerde loodslyn; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW kalsium-titaniumerts fotovoltaïese module-produksielyn is voltooi en in Desember 2022 in werking gestel, en die jaarlikse uitsetwaarde kan 300 miljoen yuan bereik nadat produksie bereik is.
Kalsiumtitaniumerts het ooglopende voordele in die fotovoltaïese industrie
In die fotovoltaïese industrie is perovskiet die afgelope paar jaar groot aanvraag. Die rede waarom dit as die "gunsteling" op die gebied van sonselle na vore getree het, is as gevolg van sy eie unieke toestande.
“Eerstens het perovskiet talle uitstekende opto-elektroniese eienskappe, soos verstelbare bandgaping, hoë absorpsiekoëffisiënt, lae exciton-bindingsenergie, hoë draermobiliteit, hoë defektoleransie, ens.; tweedens, die voorbereidingsproses van perovskiet is eenvoudig en kan deursigtigheid, ultra-ligheid, ultra-dunheid, buigsaamheid, ens. bereik. Laastens is perovskiet-grondstowwe wyd beskikbaar en volop.” Luo Jingshan bekendgestel. En die voorbereiding van perovskiet vereis ook relatief lae suiwerheid van grondstowwe.
Tans gebruik die PV-veld 'n groot aantal silikon-gebaseerde sonselle, wat verdeel kan word in monokristallyne silikon, polikristallyne silikon en amorfe silikon sonselle. Die teoretiese foto-elektriese omskakelingspool van kristallyne silikonselle is 29,4%, en die huidige laboratoriumomgewing kan 'n maksimum van 26,7% bereik, wat baie naby aan die plafon van omskakeling is; dit is voorsienbaar dat die marginale wins van tegnologiese verbetering ook al hoe kleiner sal word. Daarteenoor het die fotovoltaïese omskakelingsdoeltreffendheid van perovskietselle 'n hoër teoretiese poolwaarde van 33%, en as twee perovskietselle op en af saam gestapel word, kan die teoretiese omskakelingsdoeltreffendheid 45% bereik.
Benewens "doeltreffendheid", is 'n ander belangrike faktor "koste". Byvoorbeeld, die rede waarom die koste van die eerste generasie dunfilmbatterye nie kan daal nie, is dat die reserwes van kadmium en gallium, wat skaars elemente op aarde is, te klein is, en as gevolg hiervan, hoe meer ontwikkel die industrie 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-titaniumerts-bedekking vir kalsium-titaniumertsbatterye slegs 'n paar honderd nanometer, ongeveer 1/500ste van dié van silikonwafels, wat beteken dat die vraag na die materiaal baie klein is. Die huidige wêreldwye vraag na silikonmateriaal vir kristallyne silikonselle is byvoorbeeld sowat 500 000 ton per jaar, en as almal met perovskiet-selle vervang word, sal net sowat 1 000 ton perovskiet nodig wees.
Wat die vervaardigingskoste betref, vereis kristallyne silikonselle silikonsuiwering tot 99,9999%, dus moet silikon verhit word tot 1400 grade Celsius, in vloeistof gesmelt, in ronde stawe en skywe getrek word, en dan in selle saamgevoeg word, met ten minste vier fabrieke en twee tot drie dae tussenin, en groter energieverbruik. Daarteenoor, vir die produksie van perovskiet selle, is dit slegs nodig om die perovskiet basis vloeistof op die substraat toe te dien en dan te wag vir kristallisasie. Die hele proses behels net glas, kleeffilm, perovskiet en chemiese materiale, en kan in een fabriek voltooi word, en die hele proses duur net sowat 45 minute.
"Sonselle wat van perovskiet voorberei is, het uitstekende foto-elektriese omskakelingsdoeltreffendheid, wat in hierdie stadium 25,7% bereik het, en kan tradisionele silikongebaseerde sonselle in die toekoms vervang om die kommersiële hoofstroom te word." Luo Jingshan gesê.
Daar is drie groot probleme wat opgelos moet word om industrialisasie te bevorder
Om die industrialisasie van chalcosiet te bevorder, moet mense nog 3 probleme oplos, naamlik die langtermynstabiliteit van chalcosiet, groot area voorbereiding en die toksisiteit van lood.
Eerstens is perovskiet baie sensitief vir die omgewing, en faktore soos temperatuur, humiditeit, lig en stroombaanlading kan lei tot die ontbinding van perovskiet en die vermindering van seldoeltreffendheid. Tans voldoen die meeste laboratorium perovskiet modules nie aan die IEC 61215 internasionale standaard vir fotovoltaïese produkte nie, en bereik ook nie die 10-20 jaar leeftyd van silikon sonselle nie, so die koste van perovskiet is steeds nie voordelig in die tradisionele fotovoltaïese veld nie. Daarbenewens is die afbraakmeganisme van perovskiet en sy toestelle baie kompleks, en daar is geen baie duidelike begrip van die proses in die veld nie, en daar is ook nie 'n verenigde kwantitatiewe standaard, wat nadelig is vir stabiliteitsnavorsing nie.
Nog 'n groot kwessie is hoe om hulle op groot skaal voor te berei. Tans, wanneer toesteloptimaliseringstudies in die laboratorium uitgevoer word, is die effektiewe ligarea van die toestelle wat gebruik word gewoonlik minder as 1 cm2, en wanneer dit by die kommersiële toedieningstadium van grootskaalse komponente kom, moet die laboratoriumvoorbereidingsmetodes verbeter word of vervang. Die belangrikste metodes wat tans van toepassing is op die voorbereiding van groot-area perovskiet films is die oplossing metode en die vakuum verdamping metode. In die oplossingsmetode het die konsentrasie en verhouding van die voorloperoplossing, die tipe oplosmiddel en die bergingstyd 'n groot impak op die kwaliteit van die perovskietfilms. Vakuum verdamping metode berei goeie kwaliteit en beheerbare afsetting van perovskiet films, maar dit is weer moeilik om goeie kontak tussen voorlopers en substrate te bereik. Daarbenewens, omdat die ladingvervoerlaag van die perovskiettoestel ook in 'n groot gebied voorberei moet word, moet 'n produksielyn met deurlopende afsetting van elke laag in industriële produksie gevestig word. Oor die algemeen moet die proses van groot-area voorbereiding van perovskiet dun films nog verdere optimalisering.
Laastens is die toksisiteit van lood ook 'n kwessie van kommer. Tydens die verouderingsproses van huidige hoë-doeltreffende perovskiet-toestelle, sal perovskiet ontbind om vrye loodione en loodmonomere te produseer, wat gevaarlik vir die gesondheid sal wees sodra dit die menslike liggaam binnedring.
Luo Jingshan glo dat probleme soos stabiliteit opgelos kan word deur toestelverpakking. "As in die toekoms, hierdie twee probleme opgelos word, is daar ook 'n volwasse voorbereidingsproses, kan ook perovskiet-toestelle in deurskynende glas maak of op die oppervlak van geboue doen om fotovoltaïese gebou-integrasie te bewerkstellig, of in buigsame opvoubare toestelle vir lug- en ruimtevaart gemaak word. ander velde, sodat perovskiet in die ruimte sonder water en suurstof omgewing 'n maksimum rol te speel. Luo Jingshan is vol vertroue oor die toekoms van perovskiet.
Postyd: 15-Apr-2023