I den fotovoltaiske industrien har Perovskite vært etterspurt de siste årene. Årsaken til at det har dukket opp som "favoritten" innen solceller skyldes dens unike forhold. Kalsiumtitanmalm har mange utmerkede fotovoltaiske egenskaper, enkel forberedelsesprosess og et bredt spekter av råvarer og rikelig innhold. I tillegg kan perovskite også brukes i bakkekraftverk, luftfart, konstruksjon, bærbare kraftproduksjonsenheter og mange andre felt.
21. mars søkte Ningde -tider om patentet av "kalsiumtitanitt solcelle og dens forberedelsesmetode og strømenhet". De siste årene, med støtte fra innenrikspolitikk og tiltak, har kalsium-titanmalmindustrien, representert av kalsiumtitanmalm-solceller, gjort store fremskritt. Så hva er perovskite? Hvordan er industrialiseringen av perovskitt? Hvilke utfordringer står fortsatt overfor? Science and Technology Daily Reporter intervjuet de relevante ekspertene.
Perovskite er verken kalsium eller titan.
De såkalte perovskittene er verken kalsium eller titan, men en generisk betegnelse for en klasse av "keramiske oksider" med samme krystallstruktur, med den molekylære formelen ABX3. A står for "stor radius kation", b for "metallkation" og x for "halogenanion". A står for "stor radius kation", B står for "metallkation" og x står for "halogenanion". Disse tre ionene kan utvise mange fantastiske fysiske egenskaper gjennom arrangementet av forskjellige elementer eller ved å justere avstanden mellom dem, inkludert, men ikke begrenset til isolasjon, ferroelektrisitet, antiferromagnetisme, gigantisk magnetisk effekt, etc.
"I henhold til elementærsammensetningen av materialet, kan perovskitter grovt deles inn i tre kategorier: komplekse metalloksydperovskitter, organiske hybrid perovskitter og uorganiske halogenerte perovskitter." Luo Jingshan, professor ved Nankai Universitys School of Electronic Information and Optical Engineering, introduserte at kalsiumtitanittene som nå brukes i fotovoltaikk, vanligvis er de to sistnevnte.
Perovskite kan brukes i mange felt som terrestriske kraftverk, romfart, konstruksjon og bærbare kraftproduksjonsenheter. Blant dem er fotovoltaisk felt det viktigste applikasjonsområdet for perovskitt. Kalsiumtitanittstrukturer er svært designable og har veldig god fotovoltaisk ytelse, noe som er en populær forskningsretning innen solcellefelt de siste årene.
Industrialiseringen av Perovskite akselererer, og innenlandske bedrifter konkurrerer om oppsettet. Det rapporteres at de første 5000 stykkene med kalsiumtitanmalmmoduler som ble sendt fra Hangzhou Fina Photoelektrisk Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. akselererer også konstruksjonen av verdens største 150 MW full kalsiumtitanmalm laminert pilotlinje; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW kalsium-titanmalm fotovoltaisk modulproduksjonslinje er fullført og satt i drift i desember 2022, og den årlige produksjonsverdien kan nå 300 millioner yuan etter å ha nådd produksjonen.
Kalsiumtitanmalm har åpenbare fordeler i fotovoltaisk industri
I den fotovoltaiske industrien har Perovskite vært etterspurt de siste årene. Årsaken til at det har dukket opp som "favoritten" innen solceller skyldes sine egne unike forhold.
For det første har Perovskite mange utmerkede optoelektroniske egenskaper, for eksempel justerbart båndgap, høy absorpsjonskoeffisient, lav exciton -bindingsenergi, høy bærermobilitet, høy defekttoleranse osv.; For det andre er preparasjonsprosessen til perovskitt enkel og kan oppnå gjennomskinnelighet, ultra-letthet, ultra-Thinness, fleksibilitet, etc. Endelig er perovskitt råvarer allment tilgjengelige og rikelig. ” Luo Jingshan introduserte. Og forberedelsen av perovskitt krever også relativt lav renhet av råvarer.
For tiden bruker PV-feltet et stort antall silisiumbaserte solceller, som kan deles inn i monokrystallinsk silisium, polykrystallinsk silisium og amorf silisiumsolceller. Den teoretiske fotoelektriske konverteringspolen av krystallinske silisiumceller er 29,4%, og det nåværende laboratoriemiljøet kan nå maksimalt 26,7%, noe som er veldig nær konverteringens tak; Det er forutsigbart at den marginale gevinsten av teknologisk forbedring også vil bli mindre og mindre. I kontrast har den fotovoltaiske konverteringseffektiviteten til perovskittceller en høyere teoretisk polverdi på 33%, og hvis to perovskittceller er stablet opp og ned sammen, kan den teoretiske konverteringseffektiviteten nå 45%.
I tillegg til "effektivitet", er en annen viktig faktor "kostnad". For eksempel, grunnen til at kostnadene for den første generasjonen av tynne filmbatterier ikke kan komme ned, er at reservene til kadmium og gallium, som er sjeldne elementer på jorden, er for små, og som et resultat, jo mer utviklet industrien er, jo større etterspørsel, jo høyere produksjonskostnad, og den har aldri vært i stand til å bli et mainstream -produkt. Råvarene til perovskitt er fordelt i store mengder på jorden, og prisen er også veldig billig.
I tillegg er tykkelsen på kalsiumtitanmalmbelegget for kalsiumtitanmalmbatterier bare noen få hundre nanometer, omtrent 1/500 av silisiumskiver, noe som betyr at etterspørselen etter materialet er veldig liten. For eksempel er den nåværende globale etterspørselen etter silisiummateriale for krystallinske silisiumceller omtrent 500 000 tonn per år, og hvis alle av dem erstattes med perovskittceller, vil bare rundt 1000 tonn perovskitt være nødvendig.
Når det gjelder produksjonskostnader, krever krystallinske silisiumceller silisiumrensing til 99.9999%, så silisium må varmes opp til 1400 grader, smeltes i væske, trukket i runde stenger og skiver, og deretter settes sammen i celler, med minst fire fabrikker og to til tre dager i mellom, og større energiforbruk. Derimot, for produksjon av perovskittceller, er det bare nødvendig å påføre perovskittbasisvæsken på underlaget og deretter vente på krystallisering. Hele prosessen involverer bare glass, limfilm, perovskitt og kjemiske materialer, og kan fullføres på en fabrikk, og hele prosessen tar bare omtrent 45 minutter.
"Solceller fremstilt fra Perovskite har utmerket fotoelektrisk konverteringseffektivitet, som har nådd 25,7% på dette stadiet, og kan erstatte tradisjonelle silisiumbaserte solceller i fremtiden for å bli den kommersielle mainstream." Sa Luo Jingshan.
Det er tre hovedproblemer som må løses for å fremme industrialisering
I å fremme industrialiseringen av chalcocite, trenger folk fortsatt å løse 3 problemer, nemlig langsiktig stabilitet av chalcocite, stor arealforberedelse og giftigheten av bly.
For det første er perovskitt veldig følsom for miljøet, og faktorer som temperatur, fuktighet, lys og kretsbelastning kan føre til nedbrytning av perovskitt og reduksjon av celleeffektivitet. For øyeblikket oppfyller de fleste laboratorieperovskittmoduler ikke IEC 61215 internasjonale standard for solcelleprodukter, og når heller ikke den 10-20 år lange levetiden til silisiumsolceller, så kostnadene for perovskitt er fremdeles ikke fordelaktig i det tradisjonelle solcellefeltet. I tillegg er nedbrytningsmekanismen til perovskitt og dens enheter veldig kompleks, og det er ingen veldig klar forståelse av prosessen i feltet, og det er heller ikke en enhetlig kvantitativ standard, som er skadelig for stabilitetsforskning.
En annen stor sak er hvordan du kan forberede dem i stor skala. For øyeblikket, når enhetsoptimaliseringsstudier utføres på laboratoriet, er det effektive lysområdet til enhetene som brukes vanligvis mindre enn 1 cm2, og når det gjelder det kommersielle applikasjonsstadiet av store komponenter, må laboratorieforberedelsesmetodene forbedres eller erstattet. Hovedmetodene som for øyeblikket er anvendelige for fremstilling av perovskittfilmer med store områder, er løsningsmetoden og vakuumfordampningsmetoden. I løsningsmetoden har konsentrasjonen og forholdet mellom forløperløsningen, type løsningsmiddel og lagringstid stor innvirkning på kvaliteten på perovskittfilmene. Vakuumfordampningsmetode forbereder god kvalitet og kontrollerbar avsetning av perovskittfilmer, men det er igjen vanskelig å oppnå god kontakt mellom forløpere og underlag. I tillegg, fordi ladetransportlaget til perovskittapparatet også må utarbeides i et stort område, må en produksjonslinje med kontinuerlig avsetning av hvert lag etableres i industriell produksjon. Totalt sett trenger prosessen med forberedelse av store områder av perovskite tynne filmer fortsatt ytterligere optimalisering.
Endelig er toksisiteten til bly også et spørsmål om bekymring. Under aldringsprosessen med nåværende høyeffektiv Perovskite-enheter vil perovskite dekomponere for å produsere gratis blyioner og blymonomerer, som vil være helsefarlig når de kommer inn i menneskekroppen.
Luo Jingshan mener at problemer som stabilitet kan løses ved enhetsemballasje. "Hvis i fremtiden blir disse to problemene løst, er det også en moden forberedelsesprosess, kan også gjøre perovskitt -enheter til gjennomskinnelig glass eller gjøre på overflaten av bygninger for å oppnå fotovoltaisk bygningsintegrasjon, eller gjort til fleksible sammenleggbare enheter for romfart og romfart og romfart Andre felt, slik at perovskitt i verdensrommet uten vann og oksygenmiljø for å spille en maksimal rolle. ” Luo Jingshan er trygg på fremtiden til Perovskite.
Post Time: Apr-15-2023