Fotovoltaik endüstride Perovskite son yıllarda sıcak talep görüyor. Güneş hücreleri alanında “favori” olarak ortaya çıkmasının nedeni benzersiz koşullarından kaynaklanmaktadır. Kalsiyum titanyum cevheri birçok mükemmel fotovoltaik özellik, basit hazırlık işlemi ve çok çeşitli hammadde ve bol içeriğe sahiptir. Buna ek olarak, perovskite yer santralleri, havacılık, inşaat, giyilebilir enerji üretim cihazlarında ve diğer birçok alanda da kullanılabilir.
21 Mart'ta Ningde Times, “Kalsiyum Titanit Güneş Pili ve Hazırlık Yöntemi ve Güç Cihazı” patenti için uygulandı. Son yıllarda, iç politika ve önlemlerin desteğiyle, kalsiyum-titanyum cevheri güneş hücreleri ile temsil edilen kalsiyum-titanyum cevher endüstrisi büyük adımlar attı. Peki perovskit nedir? Perovskitin sanayileşmesi nasıl? Hala ne zorluklarla karşılaşıyor? Bilim ve teknoloji günlük muhabiri ilgili uzmanlarla görüştü.
Perovskit ne kalsiyum ne de titanyumdur.
Sözde perovskitler ne kalsiyum ne de titanyumdur, ancak aynı kristal yapıya sahip bir “seramik oksit” sınıfı için jenerik bir terim, Moleküler Formül ABX3. A “büyük yarıçap katyonu”, “metal katyon” için B ve “halojen anyonu” için x anlamına gelir. A “büyük yarıçap katyonu” anlamına gelir, B “metal katyon” anlamına gelir ve X “halojen anyonu” anlamına gelir. Bu üç iyon, farklı elementlerin düzenlenmesi yoluyla veya yalıtım, ferroelektrik, antiferromanyetizma, dev manyetik etki vb.
“Malzemenin temel bileşimine göre, perovskitler kabaca üç kategoriye ayrılabilir: karmaşık metal oksit perovskitler, organik hibrid perovskitler ve inorganik halojenlenmiş perovskitler.” Nankai Üniversitesi Elektronik Bilgi ve Optik Mühendislik Okulu'nda profesör olan Luo Jingshan, şimdi fotovoltaiklerde kullanılan kalsiyum titanitlerinin genellikle ikinci iki olduğunu tanıttı.
Perovskite, karasal enerji santralleri, havacılık, inşaat ve giyilebilir enerji üretim cihazları gibi birçok alanda kullanılabilir. Bunlar arasında fotovoltaik alan perovskitin ana uygulama alanıdır. Kalsiyum titanit yapıları oldukça tasarlanabilir ve son yıllarda fotovoltaik alanda popüler bir araştırma yönü olan çok iyi fotovoltaik performansa sahiptir.
Perovskitin sanayileşmesi hızlanıyor ve yerli işletmeler düzen için yarışıyor. Hangzhou Fina Finpa Fotoelektrik Teknoloji A.Ş., Ltd'den gönderilen ilk 5.000 kalsiyum titanyum cevheri modülünün; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. ayrıca dünyanın en büyük 150 MW tam kalsiyum titanyum cevheri lamine pilot hattının inşasını hızlandırıyor; Kunshan GCL Fotoelektrik Malzemeler Ltd 150 MW Kalsiyum-Titanyum Cevher Fotovoltaik Modül Üretim Hattı Aralık 2022'de tamamlandı ve faaliyete geçti ve yıllık çıkış değeri üretime ulaştıktan sonra 300 milyon yuan'a ulaşabilir.
Kalsiyum titanyum cevheri fotovoltaik endüstride bariz avantajlara sahiptir
Fotovoltaik endüstride Perovskite son yıllarda sıcak talep görüyor. Güneş hücreleri alanında “favori” olarak ortaya çıkmasının nedeni, kendi benzersiz koşullarından kaynaklanmaktadır.
“Birincisi, perovskite, ayarlanabilir bant boşluğu, yüksek emilim katsayısı, düşük eksiton bağlama enerjisi, yüksek taşıyıcı hareketliliği, yüksek kusur toleransı vb.; İkincisi, perovskitin hazırlama süreci basittir ve yarı saydamlık, ultra ışık, ultra-thinness, esneklik, vb. Luo Jingshan tanıtıldı. Ve perovskitin hazırlanması da nispeten düşük hammadde saflığı gerektirir.
Şu anda, PV alanı, monokristalin silikon, polikristalin silikon ve amorf silikon güneş hücrelerine bölünebilen çok sayıda silikon bazlı güneş hücresi kullanır. Kristalin silikon hücrelerin teorik fotoelektrik dönüşüm direği%29.4'tür ve mevcut laboratuvar ortamı, dönüşüm tavanına çok yakın olan maksimum%26.7'ye ulaşabilir; Teknolojik gelişmenin marjinal kazancının da küçük ve daha küçük hale gelmesi öngörülebilir. Aksine, perovskit hücrelerinin fotovoltaik dönüşüm verimliliği%33 daha yüksek bir teorik kutup değerine sahiptir ve iki perovskit hücresi birlikte yukarı ve aşağı istiflenirse, teorik dönüşüm verimliliği%45'e ulaşabilir.
“Verimliliğe” ek olarak, bir diğer önemli faktör de “maliyet” dir. Örneğin, birinci nesil ince film pillerinin maliyetinin düşmemesinin nedeni, dünyadaki nadir unsurlar olan kadmiyum ve galyum rezervlerinin çok küçük olması ve sonuç olarak endüstri daha gelişmiş olmasıdır. talep ne kadar büyük olursa, üretim maliyeti o kadar yüksek olur ve asla ana akım bir ürün haline gelememiştir. Perovskitin hammaddeleri yeryüzünde büyük miktarlarda dağıtılır ve fiyat da çok ucuzdur.
Ek olarak, kalsiyum-titanyum cevheri pilleri için kalsiyum-titanyum cevheri kaplamasının kalınlığı, silikon gofretlerin yaklaşık 1/500'ünde sadece birkaç yüz nanometredir, bu da malzemeye olan talebin çok küçük olduğu anlamına gelir. Örneğin, kristal silikon hücreler için mevcut küresel silikon malzeme talebi yılda yaklaşık 500.000 tondur ve hepsi perovskit hücrelerle değiştirilirse, sadece yaklaşık 1000 ton perovskit gerekecektir.
Üretim maliyetleri açısından, kristal silikon hücreler%99.9999'a kadar silikon saflaştırma gerektirir, bu nedenle silikon 1400 santigrat dereceye ısıtılmalı, sıvıya eritmeli, yuvarlak çubuklara ve dilimlere çekilmeli ve daha sonra hücrelere monte edilmelidir. Arada üç gün ve daha fazla enerji tüketimi. Buna karşılık, perovskit hücrelerinin üretimi için, sadece perovskit baz sıvısını substrata uygulamak ve daha sonra kristalleşmeyi beklemek gerekir. Tüm işlem sadece cam, yapışkan film, perovskit ve kimyasal malzemeler içerir ve bir fabrikada tamamlanabilir ve tüm işlem sadece 45 dakika sürer.
“Perovskitten hazırlanan güneş hücreleri, bu aşamada% 25,7'ye ulaşan ve gelecekte ticari ana akım haline gelmek için geleneksel silikon bazlı güneş hücrelerinin yerini alabilen mükemmel fotoelektrik dönüşüm verimliliğine sahiptir.” Luo Jingshan dedi.
Sanayileşmeyi teşvik etmek için çözülmesi gereken üç önemli sorun var
Kalkokitin sanayileşmesini ilerletirken, insanların hala 3 problemi çözmeleri gerekmektedir, yani kalkokitin uzun vadeli istikrarı, geniş alan hazırlığı ve kurşun toksisitesi.
Birincisi, perovskit çevreye çok duyarlıdır ve sıcaklık, nem, ışık ve devre yükü gibi faktörler perovskitin ayrışmasına ve hücre verimliliğinin azaltılmasına yol açabilir. Şu anda çoğu laboratuvar perovskit modülü, IEC 61215 fotovoltaik ürünler için uluslararası standardını karşılamamaktadır veya 10-20 yıllık silikon güneş hücrelerine ulaşmazlar, bu nedenle perovskitin maliyeti geleneksel fotovoltaik alanda hala avantajlı değildir. Buna ek olarak, perovskit ve cihazlarının bozunma mekanizması çok karmaşıktır ve sahadaki sürecin çok net bir şekilde anlaşılması yoktur, ne de istikrar araştırmalarına zararlı olan birleşik bir nicel standart yoktur.
Bir başka önemli sorun da onları büyük ölçekte nasıl hazırlayacağınızdır. Şu anda, laboratuvarda cihaz optimizasyon çalışmaları yapıldığında, kullanılan cihazların etkili ışık alanı genellikle 1 cm2'den azdır ve büyük ölçekli bileşenlerin ticari uygulama aşaması söz konusu olduğunda, laboratuvar hazırlama yöntemlerinin geliştirilmesi gerekir. veya değiştirildi. Şu anda büyük alan perovskit filmlerinin hazırlanması için geçerli olan ana yöntemler, çözüm yöntemi ve vakum buharlaşma yöntemidir. Çözelti yönteminde, öncü çözeltinin konsantrasyonu ve oranı, çözücü tipi ve depolama süresi perovskit filmlerinin kalitesi üzerinde büyük bir etkiye sahiptir. Vakum buharlaşma yöntemi perovskit filmlerinin kaliteli ve kontrol edilebilir birikimi hazırlar, ancak öncüler ve substratlar arasında iyi bir temas elde etmek yine zordur. Buna ek olarak, perovskite cihazının şarj taşıma katmanının da geniş bir alanda hazırlanması gerektiğinden, her bir katmanın sürekli birikimi olan bir üretim hattının endüstriyel üretimde oluşturulması gerekir. Genel olarak, perovskit ince filmlerin büyük alan hazırlanması sürecinin hala daha fazla optimizasyona ihtiyacı vardır.
Son olarak, kurşun toksisitesi de bir endişe konusudur. Mevcut yüksek verimli perovskit cihazlarının yaşlanma sürecinde, perovskite, insan vücuduna girdikten sonra sağlık için tehlikeli olacak serbest kurşun iyonları ve kurşun monomerleri üretmek için ayrışacaktır.
Luo Jingshan, stabilite gibi sorunların cihaz ambalajı ile çözülebileceğine inanmaktadır. “Gelecekte, bu iki problem çözülürse, olgun bir hazırlık süreci de vardır, perovskite cihazları yarı saydam cam haline getirebilir veya fotovoltaik bina entegrasyonu elde etmek için binaların yüzeyinde yapabilir veya havacılık ve uzay için esnek katlanabilir cihazlara dönüştürülebilir ve diğer alanlar, böylece maksimum rol oynamak için su ve oksijen ortamı olmadan uzayda perovskit. ” Luo Jingshan Perovskite'nin geleceği konusunda kendinden emin.
Gönderme Zamanı: Nis-15-2023