Í ljósvakaiðnaðinum hefur perovskite verið í mikilli eftirspurn undanfarin ár.Ástæðan fyrir því að það hefur komið fram sem „uppáhaldið“ á sviði sólarsellna er vegna einstakra aðstæðna þess.Kalsíum títan málmgrýti hefur marga framúrskarandi ljósvökva eiginleika, einfalt undirbúningsferli og mikið úrval af hráefnum og mikið innihald.Að auki er einnig hægt að nota perovskite í orkuverum á jörðu niðri, flug, byggingar, raforkuframleiðslutæki og á mörgum öðrum sviðum.
Þann 21. mars sótti Ningde Times um einkaleyfi á „kalsíumtítanít sólarsellu og undirbúningsaðferð hennar og afltæki“.Á undanförnum árum, með stuðningi innlendrar stefnu og ráðstafana, hefur kalsíum-títan málmgrýtiiðnaðurinn, táknaður með kalsíum-títan sólfrumum, tekið miklum framförum.Svo hvað er perovskite?Hvernig er iðnvæðing perovskíts?Hvaða áskoranir standa enn frammi fyrir?Blaðamaður Science and Technology Daily tók viðtal við viðkomandi sérfræðinga.
Perovskite er hvorki kalsíum né títan.
Hin svokölluðu perovskít eru hvorki kalsíum né títan, heldur samheiti yfir flokk „keramikoxíða“ með sömu kristalbyggingu, með sameindaformúluna ABX3.A stendur fyrir „katjón með stórum radíus“, B fyrir „málmkatjón“ og X fyrir „halógenanjón“.A stendur fyrir „katjón með stórum radíus“, B stendur fyrir „málmkatjón“ og X stendur fyrir „halógenanjón“.Þessar þrjár jónir geta sýnt marga ótrúlega eðliseiginleika með því að skipuleggja mismunandi frumefni eða með því að stilla fjarlægðina á milli þeirra, þar á meðal en ekki takmarkað við einangrun, járnafl, andferromagnetism, risastór segulmagnaðir áhrif, o.s.frv.
"Samkvæmt frumefnasamsetningu efnisins er gróflega hægt að skipta peróskítum í þrjá flokka: flókið málmoxíð peróskít, lífrænt blendinga peróskít og ólífrænt halógenað peróskít."Luo Jingshan, prófessor við Nankai háskólann í rafeindaupplýsinga- og ljósverkfræði, kynnti að kalsíumtítanítið sem nú er notað í ljósvökva eru venjulega tveir síðarnefndu.
Perovskite er hægt að nota á mörgum sviðum eins og jarðneskum orkuverum, geimferðum, byggingariðnaði og raforkuframleiðslutækjum.Meðal þeirra er ljósvökvasvið helsta notkunarsvæði perovskite.Kalsíum títanít mannvirki eru mjög hönnuð og hafa mjög góða ljósafköst, sem er vinsæl rannsóknarstefna á ljósvakasviði undanfarin ár.
Iðnvæðing perovskite er að hraða og innlend fyrirtæki keppa um skipulagið.Það er greint frá því að fyrstu 5.000 stykkin af kalsíum títan málmgrýti einingar sendar frá Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd;Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. er einnig að flýta fyrir byggingu heimsins stærstu 150 MW fullu kalsíum títan málmgrýti lagskiptu tilraunalínu;Kunshan GCL Photoelectric Materials Co Ltd. 150 MW kalsíum-títan málmgrýti photovoltaic mát framleiðslu línu hefur verið lokið og tekin í notkun í desember 2022, og árlegt framleiðsla gildi getur náð 300 milljónum Yuan eftir að framleiðslu hefur náðst.
Kalsíum títan málmgrýti hefur augljósa kosti í ljósvakaiðnaði
Í ljósvakaiðnaðinum hefur perovskite verið í mikilli eftirspurn undanfarin ár.Ástæðan fyrir því að það hefur komið fram sem „uppáhaldið“ á sviði sólarsellna er vegna eigin einstaka aðstæðna.
„Í fyrsta lagi hefur perovskít fjölmarga framúrskarandi sjónræna eiginleika, svo sem stillanlegt bandbil, háan frásogsstuðul, lága örvunarorku, mikla hreyfanleika burðarefnis, mikið gallaþol osfrv.;Í öðru lagi er undirbúningsferlið perovskít einfalt og getur náð gegnsæi, ofurléttleika, ofurþunnleika, sveigjanleika osfrv. Að lokum eru perovskít hráefni víða fáanlegt og mikið.“Luo Jingshan kynnti.Og undirbúningur perovskite krefst einnig tiltölulega lágs hreinleika hráefna.
Sem stendur notar PV sviðið mikinn fjölda sólarfrumna sem byggjast á kísil, sem hægt er að skipta í einkristallaðan sílikon, fjölkristallaðan sílikon og myndlausan sílikon sólarsellur.Fræðileg ljósumbreytingarstöng kristallaðra kísilfrumna er 29,4% og núverandi rannsóknarstofuumhverfi getur náð að hámarki 26,7%, sem er mjög nálægt umbreytingarþakinu;fyrirsjáanlegt er að jaðarávinningur af tæknibótum verður líka sífellt minni.Aftur á móti hefur ljósvökvaskilvirkni perovskite frumna hærra fræðilegt pólgildi upp á 33%, og ef tveimur perovskite frumum er staflað upp og niður saman getur fræðilega umbreytingarnýtingin orðið 45%.
Auk „hagkvæmni“ er annar mikilvægur þáttur „kostnaður“.Til dæmis, ástæðan fyrir því að kostnaður við fyrstu kynslóð þunnfilmu rafhlöðu getur ekki lækkað er sú að forði kadmíums og gallíums, sem eru sjaldgæf frumefni á jörðinni, eru of lítil og þar af leiðandi er iðnaðurinn þróaðari. er, því meiri eftirspurn, því meiri framleiðslukostnaður, og það hefur aldrei getað orðið almenn vara.Hráefni perovskite er dreift í miklu magni á jörðinni og verðið er líka mjög ódýrt.
Að auki er þykkt kalsíum-títan málmgrýtishúðarinnar fyrir kalsíum-títan málmrafhlöður aðeins nokkur hundruð nanómetrar, um það bil 1/500 hluti af kísilplötum, sem þýðir að eftirspurn eftir efninu er mjög lítil.Sem dæmi má nefna að núverandi alþjóðleg eftirspurn eftir kísilefni fyrir kristallaðar kísilfrumur er um 500.000 tonn á ári og ef þeim öllum er skipt út fyrir peróskítfrumum þarf aðeins um 1.000 tonn af peróskíti.
Hvað varðar framleiðslukostnað þurfa kristallaðar kísilfrumur kísilhreinsun í 99,9999%, svo kísil verður að hita upp í 1400 gráður á Celsíus, bræða í vökva, draga í kringlóttar stangir og sneiðar og setja síðan saman í frumur, með að minnsta kosti fjórum verksmiðjum og tveimur í þrjá daga á milli, og meiri orkunotkun.Aftur á móti, til framleiðslu á perovskítfrumum, er aðeins nauðsynlegt að bera perovskít grunnvökvann á undirlagið og bíða síðan eftir kristöllun.Allt ferlið felur aðeins í sér gler, límfilmu, perovskít og efnafræðileg efni og hægt er að klára það í einni verksmiðju og allt ferlið tekur aðeins um 45 mínútur.
„Sólarsellur sem eru unnar úr peróskíti hafa framúrskarandi myndrafvirkni, sem hefur náð 25,7% á þessu stigi, og gæti komið í stað hefðbundinna sílikon-byggðra sólarsella í framtíðinni til að verða almennur viðskiptabanki.sagði Luo Jingshan.
Það eru þrjú stór vandamál sem þarf að leysa til að stuðla að iðnvæðingu
Til að efla iðnvæðingu kalkósíts þarf fólk enn að leysa 3 vandamál, nefnilega langtímastöðugleika kalkósíts, undirbúningur stórs svæðis og eituráhrif blýs.
Í fyrsta lagi er peróskít mjög viðkvæmt fyrir umhverfinu og þættir eins og hitastig, raki, ljós og hringrásarálag geta leitt til niðurbrots peróskíts og minnkunar á skilvirkni frumna.Sem stendur uppfylla flestar rannsóknarstofur perovskite einingar ekki IEC 61215 alþjóðlegan staðal fyrir ljósvakavörur, né ná þær 10-20 ára líftíma kísilsólarfrumna, þannig að kostnaður við perovskite er enn ekki hagstæður á hefðbundnu ljósvakasviði.Að auki er niðurbrotskerfi perovskíts og tækja þess mjög flókið og það er enginn mjög skýr skilningur á ferlinu á þessu sviði, né er sameinaður megindlegur staðall, sem er skaðlegur stöðugleikarannsóknum.
Annað stórt mál er hvernig á að undirbúa þau í stórum stíl.Eins og er, þegar hagræðingarrannsóknir á tækjum eru gerðar á rannsóknarstofunni, er virkt ljóssvæði tækjanna sem notuð eru venjulega minna en 1 cm2, og þegar kemur að viðskiptalegum notkunarstigi stórra íhluta þarf að bæta undirbúningsaðferðir rannsóknarstofu. eða skipt út.Helstu aðferðirnar sem nú gilda til framleiðslu á stórum peróskítfilmum eru lausnaraðferðin og lofttæmisuppgufunaraðferðin.Í lausnaraðferðinni hefur styrkur og hlutfall forefnislausnarinnar, tegund leysis og geymslutími mikil áhrif á gæði perovskítfilmanna.Tómarúmsuppgufunaraðferð undirbýr góða og stjórnanlega útfellingu á peróskítfilmum, en aftur er erfitt að ná góðu sambandi milli forefna og hvarfefna.Þar að auki, vegna þess að hleðsluflutningslag perovskite tækisins þarf einnig að undirbúa á stóru svæði, þarf að koma á framleiðslulínu með stöðugri útfellingu hvers lags í iðnaðarframleiðslu.Á heildina litið þarf enn frekari hagræðingu á ferlinu við undirbúning á stóru svæði á perovskítþunnum filmum.
Að lokum er eituráhrif blýs einnig áhyggjuefni.Á öldrunarferli núverandi hávirkni peróskíttækja mun peróskít brotna niður til að framleiða frjálsar blýjónir og blýeinliða, sem eru hættulegar heilsunni þegar þær komast inn í mannslíkamann.
Luo Jingshan telur að hægt sé að leysa vandamál eins og stöðugleika með umbúðum tækisins.„Ef þessi tvö vandamál eru leyst í framtíðinni, þá er líka þroskað undirbúningsferli, getur einnig gert perovskite tæki í hálfgagnsætt gler eða gert á yfirborði bygginga til að ná samþættingu ljósvökvabygginga, eða gert að sveigjanlegum samanbrjótanlegum tækjum fyrir geimferða og geimferða. öðrum sviðum, þannig að perovskite í geimnum án vatns og súrefnis umhverfi gegna hámarkshlutverki.Luo Jingshan er fullviss um framtíð perovskite.
Birtingartími: 15. apríl 2023