Fotogalvaanilise tööstuses on Perovskite viimastel aastatel olnud kuum nõudlus. Päikeserakkude valdkonnas lemmikuks kujunenud põhjus on tingitud ainulaadsetest tingimustest. Kaltsiumitaanmaagi maagi on palju suurepäraseid fotogalvaanilisi omadusi, lihtne ettevalmistusprotsess ning lai valik tooraineid ja rikkalikku sisu. Lisaks saab perovskite kasutada ka maapealsetes elektrijaamades, lennunduses, ehituses, kantavates elektritootmisseadmetes ja paljudes muudes põldudes.
21. märtsil kandideeris Ningde Times patendi „kaltsiumitaniidi päikeseelemendi ning selle ettevalmistamise meetodi ja elektriseadme” jaoks. Viimastel aastatel on kodumaiste poliitikate ja meetmete toetusel kaltsium-titaanimaagi tööstus, mida esindavad kaltsium-titaanimaagi päikeserakud, teinud suuri edusamme. Mis on perovskite? Kuidas on perovskite industrialiseerimine? Millised väljakutsed endiselt silmitsi seisavad? Teaduse ja tehnoloogia igapäevane reporter küsitles vastavaid eksperte.
Perovskite ei ole ei kaltsium ega titaan.
Nn perovskitid ei ole ei kaltsium ega titaan, vaid sama kristallstruktuuriga keraamiliste oksiidide klassi geneeriline termin, millel on molekulaarne valem ABX3. A tähistab „suure raadiuse katiooni”, B metalli katiooni ja X “halogeenianiooni” jaoks. A tähistab „suure raadiuse katiooni”, B tähistab metalli katiooni ja X tähistab halogeenianiooni. Neil kolmel ioonil võivad erinevate elementide paigutuse kaudu ilmneda palju hämmastavaid füüsilisi omadusi või kohandada nende vahelist vahemaa, sealhulgas, kuid mitte ainult, isolatsiooni, ferroelektrilisuse, antiferromagnetilisuse, hiiglasliku magnetilise toime jne.
"Materjali elementaarse koostise kohaselt võib perovskiteid jagada laias laastus kolme kategooriasse: keerulised metalloksiidi perovskitid, orgaanilised hübriidperovskitid ja anorgaanilised halogeenitud perovskitid." Nankai ülikooli elektroonilise teabe ja optilise tehnika kooli professor Luo Jingshan tutvustas, et kaltsiumitaniidid, mida nüüd kasutatavad fotogalvaanilasi, on tavaliselt kaks viimast.
Perovskite saab kasutada paljudes valdkondades, näiteks maapealsetes elektrijaamades, lennunduse, ehituse ja kantavate elektritootmise seadmetes. Nende hulgas on Perovskite peamine rakendusala fotogalvaaniline väli. Kaltsiumitaniidi struktuurid on väga määratavad ja neil on väga hea fotogalvaanilise jõudlus, mis on viimastel aastatel fotogalvaanilise valdkonna populaarne uurimissuund.
Perovskite'i industrialiseerimine kiireneb ja kodumaised ettevõtted võistlevad paigutuse pärast. Teatatakse, et esimesed 5000 kaltsiumitaanmaagi moodulit, mis on tarnitud Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo fotogalvaaniline (Suzhou) Co., Ltd. kiirendab ka maailma suurima 150 MW täis kaltsiumi titaanmaagi lamineeritud pilootjoone ehitamist; Kunshani GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW kaltsium-titaanimaagi maagi fotogalvaanilise mooduli tootmisliin on lõpule viidud ja tööle võetud detsembris 2022 ning aastase väljundväärtus võib pärast tootmise jõudmist ulatuda 300 miljoni jüaanini.
Kaltsiumi titaanmaakil on fotogalvaanilise tööstuses ilmsed eelised
Fotogalvaanilise tööstuses on Perovskite viimastel aastatel olnud kuum nõudlus. Päikeserakkude valdkonnas lemmikuks kujunenud põhjus on tingitud tema enda ainulaadsetest tingimustest.
„Esiteks on Perovskiteil arvukalt suurepäraseid optoelektroonilisi omadusi, näiteks reguleeritav ribavahe, kõrge neeldumiskoefitsient, madal eksitooniga seotud energia, kõrge kandja kõrge liikuvus, kõrge defektide tolerants jne; Teiseks on Perovskite'i ettevalmistamise protsess lihtne ja võib saavutada poolläbipaistvuse, ultravalguse, üliõhususe, paindlikkuse jne. Lõpuks on Perovskite toorained laialdaselt kättesaadavad ja rikkalikult. ” Luo Jingshan tutvustas. Ja perovskite valmistamine nõuab ka tooraine suhteliselt madalat puhtust.
Praegu kasutab PV-väli suurt hulka ränipõhiseid päikeseenergiarakke, mille saab jagada monokristalseks räni, polükristalliliseks räni ja amorfseteks räni päikeserakkudeks. Kristalliliste ränirakkude teoreetiline fotoelektriline muundamise poolus on 29,4%ja praegune laboratoorne keskkond võib ulatuda maksimaalselt 26,7%-ni, mis on väga lähedal muundamise lakke; On ette nähtud, et ka tehnoloogilise paranemise marginaalne kasv muutub väiksemaks ja väiksemaks. Seevastu perovskite rakkude fotogalvaanilise muundamise efektiivsusel on kõrgem teoreetiline poolus väärtus 33%ja kui kaks perovskite rakku on virnastatud koos üles ja alla, võib teoreetiline muundamise efektiivsus ulatuda 45%-ni.
Lisaks efektiivsusele on veel üks oluline tegur „kulud”. Näiteks põhjus, miks õhukeste kilepatareide esimese põlvkonna maksumus ei saa alla tulla, on see, et kaadmiumi ja galliumi varud, mis on maakera haruldased elemendid, on liiga väikesed ja selle tulemusel, seda arenenud tööstusharu on arenenum on, seda suurem on nõudlus, seda suurem on tootmiskulud ja see pole kunagi suutnud saada tavaliseks tooteks. Perovskite toorained on jaotatud suurtes kogustes maa peal ja ka hind on väga odav.
Lisaks on kaltsium-titaanimaagi kaltikate paksus kaltsium-titaanimaagi akude jaoks vaid mõnesaja nanomeetr, umbes 1/500. kohalikest räni vahvlitest, mis tähendab, et materjali nõudlus on väga väike. Näiteks on kristalliliste ränirakkude praegune globaalne nõudlus ränimaterjali järele umbes 500 000 tonni aastas ja kui kõik need asendatakse perovskite rakkudega, on vaja ainult umbes 1000 tonni perovskite.
Tootmiskulude osas vajavad kristalsed ränirakud räni puhastamist 99,9999%-ni, seetõttu tuleb räni kuumutada 1400 kraadi Celsiuseni, sulada vedelikuks, tõmmata ümmargusteks vardadeks ja viiludeks ning seejärel kokku panna rakkudesse, kus on vähemalt neli tehast ja kaks tehase ja kahe tehasesse. kolm päeva vahepeal ja suurem energiatarbimine. Seevastu perovskite rakkude tootmiseks on vaja ainult perovskite -aluse vedelikku substraadile rakendada ja seejärel kristalliseerumist oodata. Kogu protsess hõlmab ainult klaasi, kleepuvat kilet, perovskite ja keemilisi materjale ning seda saab lõpule viia ühes tehases ning kogu protsess võtab vaid umbes 45 minutit.
"Perovskiidist valmistatud päikesepatareidel on suurepärane fotoelektriline muundamise efektiivsus, mis on selles etapis jõudnud 25,7% -ni ja see võib tulevikus asendada traditsioonilisi ränipõhiseid päikeseelemente, et saada äriliseks tavapäraseks." Ütles Luo Jingshan.
Industrialiseerimise edendamiseks tuleb lahendada kolm peamist probleemi
Kalkotsiidi industrialiseerimise edendamisel peavad inimesed siiski lahendama 3 probleemi, nimelt kalkotsiti pikaajalist stabiilsust, suure ala ettevalmistamist ja plii toksilisust.
Esiteks on perovskite keskkonna suhtes väga tundlik ning sellised tegurid nagu temperatuur, niiskus, valguse ja vooluahela koormus võivad põhjustada perovskite lagunemist ja rakkude efektiivsuse vähenemist. Praegu ei vasta enamik laboratoorseid perovskiitide mooduleid fotogalvaaniliste toodete IEC 61215 rahvusvahelisele standardile, samuti ei jõua need Siliconi päikesepatareide 10-20-aastase elu jooksul, seega pole perovskite'i maksumus traditsioonilises fotoväljaks endiselt eelised. Lisaks on perovskite'i ja selle seadmete lagunemismehhanism väga keeruline ning valdkonna protsessist ei ole eriti selget mõistmist, samuti pole olemas ühtset kvantitatiivset standardit, mis kahjustab stabiilsusuuringuid.
Teine peamine küsimus on see, kuidas neid suures mahus ette valmistada. Praegu, kui laboris toimub seadmete optimeerimise uuringud, on kasutatavate seadmete efektiivne valgusala tavaliselt alla 1 cm2 ja suuremahuliste komponentide kaubandusliku rakenduse etapi osas tuleb laboratoorseid ettevalmistusmeetodeid täiustada või asendatud. Peamised meetodid, mida praegu rakendatavad suure pindala perovskite-kilede valmistamisel on lahendusmeetod ja vaakumvalustamise meetod. Lahuse meetodil mõjutavad eelkäija lahuse kontsentratsioon ja suhe, lahusti tüüp ja ladustamisaeg Perovskite'i kilede kvaliteedile suurt mõju. Vaakumi aurustumismeetod valmistab ette Perovskite filmide hea kvaliteedi ja kontrollitava sadestumise, kuid eellaste ja substraatide vahel on jälle keeruline saavutada head kontakti. Lisaks sellele, et ka Perovskite'i seadme laadimisveokiht tuleb valmistada suures piirkonnas, tuleb tööstusliku tootmise korral luua iga kihi pidev ladestumine. Üldiselt vajab perovskite õhukeste kilede suure piirkonna valmistamise protsess endiselt täiendavat optimeerimist.
Lõpuks on murettekitav ka plii toksilisus. Praeguste suure tõhususega perovskiitide vananemisprotsessi ajal laguneb perovskite vabade pliioonide ja plimonomeeride tootmiseks, mis on inimkehasse sisenemisel tervisele ohtlik.
Luo Jingshan usub, et selliseid probleeme nagu stabiilsus saab lahendada seadme pakendamise teel. „Kui tulevikus on need kaks probleemi lahendatud, on olemas ka küpsed ettevalmistamisprotsess, võivad muuta ka perovskite -seadmed poolläbipaistvaks klaasist või teha hoonete pinnal, et saavutada fotogalvaaniline hoone integreerimine või teha paindlikeks kokkupandavateks seadmeks kosmose ja kosmose jaoks Muud väljad, nii et perovskite kosmoses ilma vee ja hapnikukeskkonnata, et mängida maksimaalset rolli. ” Luo Jingshan on Perovskite tuleviku osas kindel.
Postiaeg:-15. aprill 20123