Dalam industri fotovoltaik, perovskite telah mendapat permintaan panas dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Sebab mengapa ia muncul sebagai "kegemaran" dalam bidang sel solar adalah disebabkan oleh keadaan yang unik. Calcium Titanium Ore mempunyai banyak sifat fotovoltaik yang sangat baik, proses penyediaan mudah, dan pelbagai bahan mentah dan kandungan yang banyak. Di samping itu, perovskite juga boleh digunakan di loji kuasa tanah, penerbangan, pembinaan, peranti penjanaan kuasa yang boleh dipakai dan banyak bidang lain.
Pada 21 Mac, Ningde Times memohon paten "Kalsium Titanite Solar Cell dan kaedah penyediaannya dan peranti kuasa". Dalam tahun-tahun kebelakangan ini, dengan sokongan dasar dan langkah-langkah domestik, industri bijih kalsium-titanium, yang diwakili oleh sel solar kalsium-titanium, telah membuat langkah besar. Jadi apa itu perovskite? Bagaimanakah perindustrian perovskite? Apa cabaran yang masih dihadapi? Wartawan Sains dan Teknologi menemuramah pakar yang berkaitan.
Perovskite bukan kalsium atau titanium.
Perovskit yang dipanggil bukan kalsium atau titanium, tetapi istilah generik untuk kelas "oksida seramik" dengan struktur kristal yang sama, dengan formula molekul Abx3. A bermaksud "kation radius besar", B untuk "kation logam" dan x untuk "anion halogen". A bermaksud "kation radius besar", B bermaksud "kation logam" dan X bermaksud "anion halogen". Ketiga -tiga ion ini dapat mempamerkan banyak sifat fizikal yang menakjubkan melalui susunan unsur -unsur yang berlainan atau dengan menyesuaikan jarak di antara mereka, termasuk tetapi tidak terhad kepada penebat, ferroelektrik, antiferromagnetisme, kesan magnet gergasi, dan lain -lain.
"Menurut komposisi unsur bahan, perovskites boleh dibahagikan kepada tiga kategori: perovskites oksida logam kompleks, perovskites hibrid organik, dan perovskites halogenasi bukan organik." Luo Jingshan, seorang profesor di Sekolah Maklumat Elektronik dan Kejuruteraan Optik Universiti Nankai, memperkenalkan bahawa kalsium Titanit yang kini digunakan dalam fotovoltaik biasanya dua.
Perovskite boleh digunakan dalam banyak bidang seperti loji kuasa daratan, aeroangkasa, pembinaan, dan peranti penjanaan kuasa yang boleh dipakai. Antaranya, medan fotovoltaik adalah kawasan aplikasi utama perovskite. Struktur kalsium titanit sangat direka bentuk dan mempunyai prestasi fotovoltaik yang sangat baik, yang merupakan arah penyelidikan popular dalam bidang fotovoltaik dalam beberapa tahun kebelakangan ini.
Perindustrian perovskite mempercepatkan, dan perusahaan domestik bersaing untuk susun atur. Dilaporkan bahawa 5,000 keping modul bijih kalsium titanium yang dihantar dari Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. juga mempercepatkan pembinaan garis perintis laminated kalsium Titanium yang terbesar di dunia; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW Kalsium-Titanium Ore Fotovoltaic Module Module Line telah selesai dan dimasukkan ke dalam operasi pada bulan Disember 2022, dan nilai output tahunan boleh mencapai 300 juta yuan selepas mencapai pengeluaran.
Bijih kalsium titanium mempunyai kelebihan yang jelas dalam industri fotovoltaik
Dalam industri fotovoltaik, perovskite telah mendapat permintaan panas dalam beberapa tahun kebelakangan ini. Sebab mengapa ia muncul sebagai "kegemaran" dalam bidang sel solar adalah disebabkan oleh keadaan tersendiri.
"Pertama, perovskite mempunyai banyak sifat optoelektronik yang sangat baik, seperti jurang band laras, pekali penyerapan yang tinggi, tenaga pengikat yang rendah, mobiliti pembawa yang tinggi, toleransi kecacatan tinggi, dan sebagainya; Kedua, proses penyediaan perovskite adalah mudah dan dapat mencapai lutut, ultra-lightness, ultra-thinness, fleksibiliti, dan lain-lain. Akhirnya, bahan mentah perovskite tersedia secara meluas dan banyak. " Luo Jingshan diperkenalkan. Dan penyediaan perovskite juga memerlukan kesucian bahan mentah yang agak rendah.
Pada masa ini, medan PV menggunakan sejumlah besar sel solar berasaskan silikon, yang boleh dibahagikan kepada silikon monocrystalline, silikon polikristalin, dan sel solar silikon amorf. Kutub penukaran fotoelektrik teoretikal sel silikon kristal adalah 29.4%, dan persekitaran makmal semasa boleh mencapai maksimum 26.7%, yang sangat dekat dengan siling penukaran; Adalah dapat dijangka bahawa peningkatan marginal peningkatan teknologi juga akan menjadi lebih kecil dan lebih kecil. Sebaliknya, kecekapan penukaran fotovoltaik sel perovskite mempunyai nilai tiang teoretikal yang lebih tinggi sebanyak 33%, dan jika dua sel perovskite ditumpuk ke atas dan ke bawah, kecekapan penukaran teoritis dapat mencapai 45%.
Di samping "kecekapan", satu lagi faktor penting ialah "kos". Sebagai contoh, sebab mengapa kos generasi pertama bateri filem nipis tidak dapat turun adalah bahawa rizab kadmium dan gallium, yang jarang unsur -unsur di bumi, terlalu kecil, dan akibatnya, semakin banyak industri adalah, semakin besar permintaan, semakin tinggi kos pengeluaran, dan ia tidak pernah dapat menjadi produk arus perdana. Bahan mentah perovskite diedarkan dalam kuantiti yang banyak di bumi, dan harganya juga sangat murah.
Di samping itu, ketebalan salutan bijih kalsium-titanium untuk bateri bijih kalsium-titanium hanya beberapa ratus nanometer, kira-kira 1/500 dari wafer silikon, yang bermaksud bahawa permintaan untuk bahan itu sangat kecil. Sebagai contoh, permintaan global semasa untuk bahan silikon untuk sel silikon kristal adalah kira -kira 500,000 tan setahun, dan jika semuanya digantikan dengan sel perovskite, hanya kira -kira 1,000 tan perovskite diperlukan.
Dari segi kos pembuatan, sel -sel silikon kristal memerlukan pemurnian silikon hingga 99.9999%, jadi silikon mesti dipanaskan hingga 1400 darjah Celsius, cair ke dalam cecair, ditarik ke dalam rod dan kepingan bulat, dan kemudian dipasang ke dalam sel, dengan sekurang -kurangnya empat kilang dan dua kilang hingga tiga hari di antara, dan penggunaan tenaga yang lebih besar. Sebaliknya, untuk pengeluaran sel -sel perovskite, hanya perlu menggunakan cecair asas perovskite ke substrat dan kemudian tunggu penghabluran. Seluruh proses hanya melibatkan kaca, filem pelekat, perovskite dan bahan kimia, dan boleh disiapkan di satu kilang, dan keseluruhan proses hanya mengambil masa kira -kira 45 minit.
"Sel-sel solar yang disediakan dari perovskite mempunyai kecekapan penukaran fotoelektrik yang sangat baik, yang telah mencapai 25.7% pada tahap ini, dan boleh menggantikan sel solar berasaskan silikon tradisional pada masa akan datang untuk menjadi arus perdana komersial." Luo Jingshan berkata.
Terdapat tiga masalah utama yang perlu diselesaikan untuk mempromosikan perindustrian
Dalam memajukan perindustrian chalcocite, orang masih perlu menyelesaikan 3 masalah, iaitu kestabilan jangka panjang chalcocite, penyediaan kawasan besar dan ketoksikan plumbum.
Pertama, perovskite sangat sensitif terhadap alam sekitar, dan faktor -faktor seperti suhu, kelembapan, cahaya, dan beban litar boleh menyebabkan penguraian perovskite dan pengurangan kecekapan sel. Pada masa ini kebanyakan modul perovskite makmal tidak memenuhi piawaian antarabangsa IEC 61215 untuk produk fotovoltaik, dan tidak mencapai 10-20 tahun sel solar silikon, jadi kos perovskite masih tidak berfaedah dalam bidang fotovoltaik tradisional. Di samping itu, mekanisme degradasi perovskite dan perantinya sangat kompleks, dan tidak ada pemahaman yang sangat jelas tentang proses di lapangan, dan tidak ada standard kuantitatif yang bersatu, yang merugikan penyelidikan kestabilan.
Satu lagi isu utama ialah cara menyediakan mereka secara besar -besaran. Pada masa ini, apabila kajian pengoptimuman peranti dilakukan di makmal, kawasan cahaya yang berkesan peranti yang digunakan biasanya kurang dari 1 cm2, dan ketika datang ke tahap permohonan komersil komponen berskala besar, kaedah penyediaan makmal perlu ditingkatkan atau diganti. Kaedah utama yang kini terpakai untuk penyediaan filem perovskite kawasan besar adalah kaedah penyelesaian dan kaedah penyejatan vakum. Dalam kaedah penyelesaian, kepekatan dan nisbah penyelesaian prekursor, jenis pelarut, dan masa penyimpanan mempunyai kesan yang besar terhadap kualiti filem perovskite. Kaedah penyejatan vakum menyediakan kualiti yang baik dan pemendapan filem perovskite yang baik, tetapi sekali lagi sukar untuk mencapai hubungan yang baik antara prekursor dan substrat. Di samping itu, kerana lapisan pengangkutan caj peranti perovskite juga perlu disediakan di kawasan yang besar, garis pengeluaran dengan pemendapan berterusan setiap lapisan perlu ditubuhkan dalam pengeluaran perindustrian. Secara keseluruhannya, proses penyediaan kawasan besar filem tipis perovskite masih memerlukan pengoptimuman selanjutnya.
Akhirnya, ketoksikan plumbum juga merupakan isu kebimbangan. Semasa proses penuaan peranti perovskite kecekapan tinggi semasa, perovskite akan terurai untuk menghasilkan ion plumbum percuma dan monomer utama, yang akan berbahaya kepada kesihatan apabila mereka memasuki tubuh manusia.
Luo Jingshan percaya bahawa masalah seperti kestabilan dapat diselesaikan oleh pembungkusan peranti. "Jika pada masa akan datang, kedua -dua masalah ini diselesaikan, terdapat juga proses penyediaan yang matang, juga boleh membuat peranti perovskite ke dalam kaca lut atau lakukan di permukaan bangunan untuk mencapai integrasi bangunan fotovoltaik, atau dibuat ke dalam peranti lipat yang fleksibel untuk aeroangkasa dan Bidang lain, supaya perovskite di ruang tanpa persekitaran air dan oksigen untuk memainkan peranan maksimum. " Luo Jingshan yakin tentang masa depan perovskite.
Masa Post: Apr-15-2023