У фотонапонској индустрији, перовскит је био веома тражен последњих година.Разлог зашто се појавио као „омиљени“ у области соларних ћелија је због својих јединствених услова.Калцијум титанијумска руда има многа одлична фотонапонска својства, једноставан процес припреме и широк спектар сировина и богат садржај.Поред тога, перовскит се такође може користити у земаљским електранама, ваздухопловству, грађевинарству, носивим уређајима за производњу енергије и многим другим пољима.
Нингде Тимес је 21. марта пријавио патент „соларне ћелије калцијум титанита и методе њихове припреме и уређаја за напајање“.Последњих година, уз подршку домаћих политика и мера, индустрија руде калцијум-титанијума, коју представљају соларне ћелије руде калцијум-титанијума, направила је велике кораке.Дакле, шта је перовскит?Како иде индустријализација перовскита?Са којим изазовима се још суочавамо?Новинар часописа Сциенце анд Тецхнологи Даили интервјуисао је релевантне стручњаке.
Перовскит није ни калцијум ни титанијум.
Такозвани перовскити нису ни калцијум ни титанијум, већ генерички термин за класу „керамичких оксида“ са истом кристалном структуром, са молекулском формулом АБКС3.А означава „катион великог радијуса“, Б за „катјон метала“ и Кс за „халоген ањон“.А означава „катион великог радијуса“, Б означава „катјон метала“, а Кс означава „халоген ањон“.Ова три јона могу показати многа невероватна физичка својства кроз распоред различитих елемената или подешавањем растојања између њих, укључујући али не ограничавајући се на изолацију, фероелектричност, антиферомагнетизам, џиновски магнетни ефекат итд.
„Према елементарном саставу материјала, перовскити се могу грубо поделити у три категорије: комплексни метални оксид перовскити, органски хибридни перовскити и неоргански халогеновани перовскити.Луо Јингсхан, професор на Школи електронских информација и оптичког инжењеринга Универзитета Нанкаи, представио је да су калцијум титанити који се сада користе у фотонапонској техници обично два последња.
перовскит се може користити у многим областима као што су земаљске електране, ваздухопловство, грађевинарство и уређаји за производњу електричне енергије који се могу носити.Међу њима, фотонапонско поље је главна област примене перовскита.Структуре од калцијум титанита су веома дизајниране и имају веома добре фотонапонске перформансе, што је популаран правац истраживања у области фотонапонске енергије последњих година.
Индустријализација перовскита се убрзава, а домаћа предузећа се такмиче за изглед.Пријављено је да је првих 5.000 комада модула руде калцијум титанијума испоручено из Хангзхоу Фина Пхотоелецтриц Тецхнологи Цо., Лтд.;Ренсхуо Пхотоволтаиц (Сузхоу) Цо., Лтд. такође убрзава изградњу највеће светске пилот линије од 150 МВ пуне ламиниране руде калцијума и титанијума;Кунсхан ГЦЛ Пхотоелецтриц Материалс Цо. Лтд. Линија за производњу фотонапонских модула од 150 МВ руде калцијум-титанијума је завршена и пуштена у рад у децембру 2022. године, а годишња вредност производње може достићи 300 милиона јуана након достизања производње.
Калцијум титанијумска руда има очигледне предности у фотонапонској индустрији
У фотонапонској индустрији, перовскит је био веома тражен последњих година.Разлог зашто се појавио као „омиљени“ у области соларних ћелија је због сопствених јединствених услова.
„Прво, перовскит има бројне одличне оптоелектронске особине, као што су подесиви размак у појасу, висок коефицијент апсорпције, ниска енергија везивања екситона, висока покретљивост носача, висока толеранција на дефекте, итд.;друго, процес припреме перовскита је једноставан и може постићи провидност, ултра-лакоћу, ултратанку, флексибилност, итд. Коначно, сировине перовскита су широко доступне и у изобиљу.”Луо Јингсхан је представио.А припрема перовскита такође захтева релативно ниску чистоћу сировина.
Тренутно, ПВ поље користи велики број соларних ћелија на бази силицијума, које се могу поделити на монокристални силицијум, поликристални силицијум и соларне ћелије аморфног силицијума.Теоретски пол фотоелектричне конверзије кристалних силицијумских ћелија је 29,4%, а тренутно лабораторијско окружење може да достигне максимум од 26,7%, што је веома близу плафона конверзије;предвидљиво је да ће и маргинални добитак од технолошког побољшања бити све мањи.Насупрот томе, ефикасност фотонапонске конверзије перовскитних ћелија има већу теоријску вредност полова од 33%, а ако су две перовскитне ћелије наслагане горе-доле заједно, теоријска ефикасност конверзије може да достигне 45%.
Поред „ефикасности“, још један важан фактор је „трошак“.На пример, разлог зашто цена прве генерације танкослојних батерија не може да се смањи је тај што су резерве кадмијума и галијума, који су ретки елементи на земљи, премале, а као резултат тога је индустрија развијенија. је, што је већа потражња, то је већи трошак производње, а никада није могао да постане главни производ.Сировине перовскита су распрострањене у великим количинама по земљи, а цена је такође веома јефтина.
Поред тога, дебљина превлаке калцијум-титанијумске руде за батерије са рудом калцијум-титанијума је само неколико стотина нанометара, око 1/500 од оне од силицијумских плочица, што значи да је потражња за материјалом веома мала.На пример, тренутна глобална потражња за силицијумским материјалом за ћелије кристалног силицијума износи око 500.000 тона годишње, а ако се све оне замене перовскитним ћелијама, биће потребно само око 1.000 тона перовскита.
Што се тиче трошкова производње, ћелије кристалног силицијума захтевају пречишћавање силицијума до 99,9999%, тако да се силицијум мора загрејати на 1400 степени Целзијуса, растопити у течност, увући у округле шипке и кришке, а затим склопити у ћелије, са најмање четири фабрике и две до три дана између, и већа потрошња енергије.Насупрот томе, за производњу перовскитних ћелија потребно је само нанети перовскит базну течност на подлогу, а затим сачекати кристализацију.Цео процес укључује само стакло, лепљиву фолију, перовскит и хемијске материјале и може се завршити у једној фабрици, а цео процес траје само око 45 минута.
„Соларне ћелије припремљене од перовскита имају одличну ефикасност фотоелектричне конверзије, која је достигла 25,7% у овој фази, и могу заменити традиционалне соларне ћелије засноване на силикону у будућности како би постале комерцијални маинстреам.рекао је Луо Јингсхан.
Постоје три главна проблема која треба решити да би се промовисала индустријализација
У напредовању индустријализације халкоцита, људи још морају да реше 3 проблема, а то су дугорочна стабилност халкоцита, припрема великих површина и токсичност олова.
Прво, перовскит је веома осетљив на околину, а фактори као што су температура, влажност, светлост и оптерећење кола могу довести до распадања перовскита и смањења ефикасности ћелије.Тренутно већина лабораторијских перовскитних модула не испуњава међународни стандард ИЕЦ 61215 за фотонапонске производе, нити достижу животни век силицијумских соларних ћелија од 10-20 година, тако да цена перовскита још увек није повољна у традиционалном фотонапонском пољу.Поред тога, механизам деградације перовскита и његових уређаја је веома сложен и не постоји сасвим јасно разумевање процеса на терену, нити постоји јединствени квантитативни стандард, што је штетно за истраживање стабилности.
Још једно важно питање је како их припремити у великом обиму.Тренутно, када се студије оптимизације уређаја изводе у лабораторији, ефективна светлосна површина коришћених уређаја је обично мања од 1 цм2, а када је у питању фаза комерцијалне примене компоненти великих размера, методе лабораторијске припреме треба да се побољшају. или замењен.Главне методе које се тренутно примењују за припрему перовскитних филмова велике површине су метода раствора и метода вакуумског испаравања.У методи раствора, концентрација и однос раствора прекурсора, врста растварача и време складиштења имају велики утицај на квалитет перовскитних филмова.Метода вакуумског испаравања припрема квалитетно и контролисано таложење перовскитних филмова, али је опет тешко постићи добар контакт између прекурсора и супстрата.Поред тога, због тога што слој за транспорт пуњења уређаја перовскита такође треба да се припреми на великом простору, у индустријској производњи треба успоставити производну линију са континуираним таложењем сваког слоја.Све у свему, процес припреме великих површина танких филмова перовскита још увек треба даљу оптимизацију.
Коначно, токсичност олова такође изазива забринутост.Током процеса старења садашњих високоефикасних перовскитних уређаја, перовскит ће се разградити да би произвео слободне јоне олова и оловне мономере, који ће бити опасни по здравље када уђу у људско тело.
Луо Јингсхан верује да се проблеми као што је стабилност могу решити паковањем уређаја.„Ако се у будућности ова два проблема реше, постоји и зрео процес припреме, такође може да се направи перовскит уређај у прозирно стакло или да се направи на површини зграда да би се постигла фотонапонска интеграција зграда, или да се направе флексибилни склопиви уређаји за ваздухопловство и друга поља, тако да перовскит у свемиру без воде и окружења кисеоника игра максималну улогу.Луо Јингсхан је уверен у будућност перовскита.
Време поста: 15.04.2023