Pikku -teollisuudessa Perovskite on ollut viime vuosina kuuma kysyntä. Syy, miksi siitä on tullut ”suosikki” aurinkokennojen alalla, johtuu sen ainutlaatuisista olosuhteista. Kalsiumtiiniummalmilla on monia erinomaisia aurinkosähköominaisuuksia, yksinkertainen valmistusprosessi ja laaja valikoima raaka -aineita ja runsas sisältö. Lisäksi Perovskiteä voidaan käyttää myös maa -voimalaitoksissa, ilmailussa, rakenteessa, puettavissa olevissa sähköntuotantolaitteissa ja monissa muissa kentissä.
Ningde Times haki 21. maaliskuuta ”Kalsiumtaniittien aurinkokennon ja sen valmistusmenetelmän ja teholaitteen”. Viime vuosina kotimaisten politiikkojen ja toimenpiteiden tuella kalsium-titaanimalmiteollisuus, jota edustaa kalsium-titaanimalmin aurinkokennot, on edistynyt suuria askeleita. Joten mikä on perovskite? Kuinka Perovskiten teollistuminen on? Mitä haasteita on edelleen edessä? Tiede ja tekniikka päivittäinen toimittaja haastatteli asiaankuuluvia asiantuntijoita.
Perovskite ei ole kalsium eikä titaani.
Ns. Perovskitit eivät ole kalsiumia eikä titaania, vaan yleinen termi luokalle ”keraamiset oksidit” samalla kiderakenteella, molekyylisen kaavan ABX3 kanssa. A tarkoittaa "suurta säteen kationia", B "metallikationille" ja x "halogeenianionille". A tarkoittaa ”suurta säteen kationia”, B tarkoittaa ”metallikatiota” ja X tarkoittaa ”halogeenianionia”. Näillä kolmella ionilla voi olla monia uskomattomia fysikaalisia ominaisuuksia eri elementtien järjestelyn kautta tai säätämällä niiden välistä etäisyyttä, mukaan lukien, mutta rajoittumatta, eristys, ferroelektrisyys, antiferromagnetismi, jättiläinen magneettinen vaikutus jne.
"Materiaalin alkuainekoostumuksen mukaan perovskitit voidaan jakaa karkeasti kolmeen luokkaan: kompleksinen metallioksidiperovskitit, orgaaniset hybridiperovskitit ja epäorgaaniset halogenoidut perovskitit." Nankai -yliopiston elektronisen tiedon ja optisen tekniikan koulun professori Luo Jingshan esitteli, että aurinkosähköissä nyt käytetyt kalsiumtitanitit ovat yleensä kaksi viimeksi mainittua.
Perovskiittia voidaan käyttää monilla aloilla, kuten maanpäällisillä voimalaitoksilla, ilmailu-, rakennus- ja puettavissa olevilla sähköntuotantolaitteilla. Niistä aurinkosähkökenttä on Perovskiten tärkein sovellusalue. Kalsiumtaniittirakenteet ovat erittäin suunniteltuja ja niillä on erittäin hyvä aurinkosähkö, joka on suosittu tutkimussuunta aurinkosähkökentällä viime vuosina.
Perovskiten teollistuminen kiihtyy, ja kotimaiset yritykset kilpailevat asettelusta. Raportoidaan, että Hangzhou Fina -valkoteknologia Co., Ltd: stä lähetetty 5000 ensimmäistä kalsiumintaniummalmimoduulia; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. kiihdyttää myös maailman suurimman 150 MW: n täydellisen kalsiummalmin laminoidun pilotin linjan rakentamista; Kunshan GCL Fotoelcric Materials Co. Ltd. 150 MW kalsium-titaanimalmin aurinkosähkömoduulin tuotantolinja on saatu päätökseen ja otettu käyttöön joulukuussa 2022, ja vuotuinen tuotantoarvo voi saavuttaa 300 miljoonan yuanin tuotannon saavuttamisen jälkeen.
Kalsium titaanimalmilla on ilmeisiä etuja aurinkosähköteollisuudessa
Pikku -teollisuudessa Perovskite on ollut viime vuosina kuuma kysyntä. Syy siihen, miksi siitä on tullut ”suosikki” aurinkokennojen alalla, johtuu sen omista ainutlaatuisista olosuhteista.
”Ensinnäkin Perovskitillä on lukuisia erinomaisia optoelektronisia ominaisuuksia, kuten säädettävä kaistaväli, korkea absorptiokerroin, alhainen eksitonin sitoutumisenergia, korkean kantolaitteen liikkuvuus, korkea vikatoleranssi jne.; Toiseksi perovskiitin valmistusprosessi on yksinkertainen ja voi saavuttaa läpinäkyvyyden, ultravalon, ultra-ohjauksen, joustavuuden jne. Lopuksi Perovskite-raaka-aineita on laajalti saatavissa ja runsaasti. " Luo Jingshan esitteli. Ja perovskiitin valmistus vaatii myös suhteellisen vähän raaka -aineiden puhtautta.
Tällä hetkellä PV-kenttä käyttää suurta määrää piisopohjaisia aurinkokennoja, jotka voidaan jakaa monokiteiseen pii-, monikiteiseen piisiin ja amorfisiin piisoluihin. Kiteisten piisolujen teoreettinen fotoelektrinen muuntonapa on 29,4%, ja nykyinen laboratorioympäristö voi saavuttaa korkeintaan 26,7%, mikä on hyvin lähellä muuntamiskattoa; On ennakoitavissa, että myös teknologisen parantamisen marginaalinen hyöty tulee pienemmäksi. Sitä vastoin perovskiittisolujen aurinkosähkön muuntamistehokkuus on korkeampi teoreettinen napa -arvo 33%, ja jos kaksi perovskiittisolua on pinottu ylös ja alas yhteen, teoreettinen muuntamistehokkuus voi saavuttaa 45%.
"Tehokkuuden" lisäksi toinen tärkeä tekijä on “kustannukset”. Esimerkiksi syy siihen, miksi ohuiden kalvo -akkujen ensimmäisen sukupolven kustannukset eivät voi laskea, on se, että kadmiumin ja galliumin varannot, jotka ovat harvinaisia elementtejä maan päällä, ovat liian pieniä, ja sen seurauksena sitä kehittyneempi teollisuus on, mitä suurempi kysyntä, sitä korkeammat tuotantokustannukset, eikä siitä ole koskaan pystynyt tulemaan valtavirran tuotetta. Perovskiten raaka -aineet jakautuvat suurina määrinä maan päällä, ja hinta on myös erittäin halpa.
Lisäksi kalsiummalmi-titaniummalmin päällysteen paksuus kalsium-titaanimalmiparistoille on vain muutama sata nanometriä, noin 1/500 pii-kiekkojen kysyntä, mikä tarkoittaa, että materiaalin kysyntä on hyvin pieni. Esimerkiksi kiteisten piisolujen piidamateriaalin nykyinen globaali kysyntä on noin 500 000 tonnia vuodessa, ja jos ne kaikki korvataan perovskiittisoluilla, tarvitaan vain noin 1000 tonnia perovskiittiä.
Valmistuskustannusten suhteen kiteiset piisolut vaativat piin puhdistamista 99,9999%: iin, joten piista on lämmitettävä 1400 celsiusastetta, sulanut nesteeksi, vedettävä pyöreiksi sauvoiksi ja viipaleiksi ja sitten koottu soluihin, ainakin neljällä tehtaalla ja kahdella kolmeen päivään ja suurempaan energiankulutukseen. Sitä vastoin perovskiittisolujen tuottamiseksi on tarpeen levittää vain perovskite -emäksen neste substraattiin ja odottaa sitten kiteytymistä. Koko prosessi sisältää vain lasin, liimakalvon, perovskite- ja kemialliset materiaalit, ja se voidaan suorittaa yhdessä tehtaassa, ja koko prosessi kestää vain noin 45 minuuttia.
"Perovskiteistä valmistetut aurinkokennot ovat erinomaiset fotoelektriset muuntamistehokkuudet, jotka ovat saavuttaneet tässä vaiheessa 25,7% ja voivat korvata tulevaisuudessa perinteiset piidiopohjaiset aurinkokennot kaupalliseksi valtavirtaan." Luo Jingshan sanoi.
On kolme suurta ongelmaa, jotka on ratkaistava teollistumisen edistämiseksi
Kalkoasiitin teollistumisen edistämisessä ihmisten on silti ratkaistava 3 ongelmaa, nimittäin kalkosiitin pitkäaikainen stabiilisuus, suuren alueen valmistelu ja lyijyn toksisuus.
Ensinnäkin perovskite on erittäin herkkä ympäristölle, ja tekijät, kuten lämpötila, kosteus, valo ja piirikuormitus, voivat johtaa perovskiitin hajoamiseen ja solujen tehokkuuden vähentämiseen. Tällä hetkellä useimmat laboratorioperovskiittimoduulit eivät täytä aurinkosähkötuotteiden IEC 61215 -standardia, eivätkä ne myöskään saavuta 10-20-vuotista elinaikaa piisolujen aurinkokennoissa, joten perovskiitin kustannukset eivät silti ole hyödyllisiä perinteisellä aurinkosähkökentällä. Lisäksi Perovskiten ja sen laitteiden hajoamismekanismi on erittäin monimutkainen, eikä alan prosessista ole kovin selkeää ymmärrystä, eikä ole yhtenäinen kvantitatiivinen standardi, joka on haitallinen vakaustutkimukselle.
Toinen tärkeä kysymys on kuinka valmistaa ne laajassa mittakaavassa. Tällä hetkellä, kun laitteen optimointitutkimukset suoritetaan laboratoriossa, käytettyjen laitteiden tehokas valopinta-ala on yleensä alle 1 cm2, ja kun kyse on suurten komponenttien kaupallisesta käyttövaiheesta, laboratoriovalmistusmenetelmiä on parannettava tai korvataan. Tärkeimmät menetelmät, jotka ovat tällä hetkellä sovellettavia suuren alueen perovskite-kalvojen valmistukseen, ovat ratkaisumenetelmä ja tyhjiön haihdutusmenetelmä. Liuosmenetelmässä prekursoriliuoksen, liuotintyypin ja tallennusajan pitoisuus ja suhde on suuri vaikutus perovskite -kalvojen laatuun. Tyhjiöhaihdutusmenetelmä valmistaa perovskite -kalvojen laadukkaita ja hallittavissa olevia laskeutumisia, mutta on jälleen vaikeaa saavuttaa hyvää kosketusta esiasteiden ja substraattien välillä. Lisäksi, koska perovskiittilaitteen varauskuljetuskerros on myös valmistettava suurella alueella, teollisuustuotannossa on vahvistettava tuotantolinja, jossa kunkin kerroksen jatkuva laskeuma on. Kaiken kaikkiaan perovskite-ohutkalvojen suuren alueen valmistusprosessi tarvitsee edelleen edelleen optimointia.
Lopuksi, lyijyn toksisuus on myös huolestuttava kysymys. Nykyisten korkean tehokkuuden perovskite-laitteiden ikääntymisprosessin aikana Perovskite hajoaa tuottamaan ilmaisia lyijy-ioneja ja lyijy-monomeerejä, jotka ovat vaarallisia terveydelle saapuessaan ihmiskehoon.
Luo Jingshan uskoo, että stabiilisuuden kaltaiset ongelmat voidaan ratkaista laitepakkauksella. ”Jos tulevaisuudessa nämä kaksi ongelmaa ratkaistaan, on myös kypsä valmistusprosessi, voi myös tehdä perovskite -laitteita läpikuultavaksi lasiksi tai tehdä rakennusten pinnalla aurinkosähkörakennuksen integroinnin saavuttamiseksi tai tehdään joustaviksi taitettaviksi laitteiksi ilmailu- ja avaruuksille ja Muut kentät siten, että perovskite avaruudessa ilman vesi- ja happiympäristöä on maksimaalinen rooli. ” Luo Jingshan on varma Perovskiten tulevaisuudesta.
Viestin aika: huhtikuu 15-2023