Ing industri photovoltaic, perovskite wis dikarepake ing taun-taun pungkasan. Alesan kenapa wis muncul minangka "favorit" ing bidang sel surya amarga kahanan sing unik. Bijih titanium kalsium duweni sifat fotovoltaik sing apik, proses persiapan sing gampang, lan macem-macem bahan mentah lan konten sing akeh. Kajaba iku, perovskite uga bisa digunakake ing pembangkit listrik lemah, penerbangan, konstruksi, piranti pembangkit listrik sing bisa dipakai lan akeh lapangan liyane.
Ing tanggal 21 Maret, Ningde Times nglamar paten "sel surya kalsium titanite lan cara persiapan lan piranti daya". Ing taun-taun pungkasan, kanthi dhukungan saka kabijakan lan langkah-langkah domestik, industri bijih kalsium-titanium, sing diwakili dening sel surya bijih kalsium-titanium, wis nggawe langkah gedhe. Dadi apa perovskite? Kepiye industrialisasi perovskite? Tantangan apa sing isih diadhepi? Wartawan Daily Science and Technology diwawancarai para ahli sing relevan.
Perovskite dudu kalsium utawa titanium.
Sing diarani perovskit dudu kalsium utawa titanium, nanging istilah umum kanggo kelas "oksida keramik" kanthi struktur kristal sing padha, kanthi rumus molekul ABX3. A singkatan saka "kation radius gedhe", B kanggo "kation logam" lan X kanggo "anion halogen". A stands for "kation radius gedhe", B stands for "kation logam" lan X stands for "anion halogen". Telu ion kasebut bisa nampilake akeh sifat fisik sing luar biasa liwat susunan unsur sing beda-beda utawa kanthi nyetel jarak ing antarane, kalebu nanging ora winates ing insulasi, ferroelectricity, antiferromagnetism, efek magnetik raksasa, lsp.
"Miturut komposisi unsur materi, perovskit bisa dipérang dadi telung kategori: perovskit oksida logam kompleks, perovskit hibrida organik, lan perovskit halogenasi anorganik." Luo Jingshan, profesor ing Sekolah Informasi Elektronik lan Teknik Optik Universitas Nankai, ngenalake yen kalsium titanit sing saiki digunakake ing fotovoltaik biasane loro sing terakhir.
perovskite bisa digunakake ing pirang-pirang lapangan kayata pembangkit listrik terrestrial, aerospace, konstruksi, lan piranti pembangkit listrik sing bisa dipakai. Antarane wong-wong mau, lapangan photovoltaic minangka area aplikasi utama perovskite. Struktur kalsium titanite banget dirancang lan nduweni kinerja fotovoltaik sing apik banget, sing minangka arah riset populer ing lapangan fotovoltaik ing taun-taun pungkasan.
Industrialisasi perovskite nyepetake, lan perusahaan domestik saingan kanggo tata letak. Kacarita sing pisanan 5.000 bêsik calcium titanium biji modul dikirim saka Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. uga nyepetake pambangunan baris pilot laminated bijih kalsium titanium 150 MW paling gedhe ing donya; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co Ltd. 150 MW calcium-titanium bijih photovoltaic modul produksi line wis rampung lan sijine menyang operasi ing Desember 2022, lan Nilai output taunan bisa tekan 300 yuta yuan sawise sik njongko produksi.
Bijih kalsium titanium nduweni kaluwihan sing jelas ing industri fotovoltaik
Ing industri photovoltaic, perovskite wis dikarepake ing taun-taun pungkasan. Alesan kenapa wis muncul minangka "favorit" ing bidang sel surya amarga kahanan unik dhewe.
"Kaping pisanan, perovskite nduweni sifat optoelektronik sing apik banget, kayata celah pita sing bisa diatur, koefisien panyerepan sing dhuwur, energi pengikat exciton sing kurang, mobilitas operator sing dhuwur, toleransi cacat sing dhuwur, lan liya-liyane; sareh, proses preparation saka perovskite prasaja lan bisa entuk translucency, Ultra-lightness, Ultra-thinness, keluwesan, etc. Akhire, bahan mentahan perovskite kasedhiya akeh lan KALUBÈRAN. Luo Jingshan ngenalaken. Lan nyiapake perovskite uga mbutuhake kemurnian bahan mentah sing relatif murah.
Saiki, lapangan PV nggunakake akeh sel surya adhedhasar silikon, sing bisa dipérang dadi silikon monocrystalline, silikon polikristalin, lan sel surya silikon amorf. Kutub konversi fotoelektrik teoritis sel silikon kristal yaiku 29,4%, lan lingkungan laboratorium saiki bisa nganti maksimal 26,7%, sing cedhak banget karo langit-langit konversi; iku foreseeable sing gain marginal dandan teknologi uga bakal dadi cilik lan cilik. Ing kontras, efisiensi konversi fotovoltaik sel perovskite nduweni nilai kutub teoretis sing luwih dhuwur saka 33%, lan yen rong sel perovskite ditumpuk munggah lan mudhun bebarengan, efisiensi konversi teori bisa tekan 45%.
Saliyane "efisiensi", faktor penting liyane yaiku "biaya". Contone, alesan kenapa biaya baterei film tipis generasi pisanan ora bisa mudhun amarga cadangan kadmium lan gallium, sing minangka unsur langka ing bumi, cilik banget, lan minangka asil, industri sing luwih maju. iku, sing luwih dikarepake, sing luwih dhuwur biaya produksi, lan iku ora tau bisa dadi produk utama. Bahan mentah perovskite disebarake kanthi jumlah gedhe ing bumi, lan regane uga murah banget.
Kajaba iku, kekandelan lapisan bijih kalsium-titanium kanggo baterei bijih kalsium-titanium mung sawetara atus nanometer, kira-kira 1/500th saka wafer silikon, sing tegese panjaluk materi kasebut sithik banget. Contone, panjaluk global saiki kanggo bahan silikon kanggo sel silikon kristal kira-kira 500.000 ton saben taun, lan yen kabeh mau diganti karo sel perovskite, mung udakara 1.000 ton perovskite sing dibutuhake.
Ing babagan biaya manufaktur, sel silikon kristal mbutuhake pemurnian silikon nganti 99,9999%, mula silikon kudu dipanasake nganti 1400 derajat Celcius, dilebur dadi cairan, ditarik dadi rod lan irisan bunder, banjur dirakit dadi sel, paling ora ana papat pabrik lan loro. nganti telung dina ing antarane, lan konsumsi energi sing luwih gedhe. Ing kontras, kanggo produksi sel perovskite, mung perlu kanggo nglebokake cairan basa perovskite menyang substrat banjur ngenteni kristalisasi. Proses kabeh mung nyakup kaca, film adesif, perovskite lan bahan kimia, lan bisa rampung ing siji pabrik, lan kabeh proses mung butuh udakara 45 menit.
"Sèl solar sing disiapake saka perovskite duwe efisiensi konversi fotoelektrik sing apik banget, sing wis tekan 25.7% ing tahap iki, lan bisa ngganti sel solar basis silikon tradisional ing mangsa ngarep dadi arus utama komersial." Luo Jingshan ngandika.
Ana telung masalah utama sing kudu dirampungake kanggo ningkatake industrialisasi
Ing maju industrialisasi kalkosit, wong isih kudu ngrampungake 3 masalah, yaiku stabilitas jangka panjang kalkosit, persiapan area gedhe lan keracunan timbal.
Kaping pisanan, perovskite sensitif banget marang lingkungan, lan faktor kayata suhu, kelembapan, cahya, lan beban sirkuit bisa nyebabake dekomposisi perovskite lan ngurangi efisiensi sel. Saiki, akeh modul perovskite laboratorium ora nyukupi standar internasional IEC 61215 kanggo produk fotovoltaik, uga ora tekan umur 10-20 taun sel surya silikon, mula biaya perovskite isih ora nguntungake ing lapangan fotovoltaik tradisional. Kajaba iku, mekanisme degradasi perovskite lan piranti kasebut rumit banget, lan ora ana pangerten sing jelas babagan proses kasebut ing lapangan, uga ora ana standar kuantitatif sing manunggal, sing ngrugekake riset stabilitas.
Masalah utama liyane yaiku carane nyiyapake kanthi skala gedhe. Saiki, nalika pasinaon optimasi piranti ditindakake ing laboratorium, area cahya efektif piranti sing digunakake biasane kurang saka 1 cm2, lan nalika nerangake tahap aplikasi komersial komponen skala gedhe, metode persiapan laboratorium kudu ditingkatake. utawa diganti. Cara utama sing saiki ditrapake kanggo nyiapake film perovskite area gedhe yaiku metode solusi lan metode penguapan vakum. Ing cara solusi, konsentrasi lan rasio solusi prekursor, jinis pelarut, lan wektu panyimpenan duwe pengaruh gedhe ing kualitas film perovskite. Cara penguapan vakum nyiapake kualitas apik lan deposisi film perovskite sing bisa dikontrol, nanging maneh angel entuk kontak sing apik antarane prekursor lan substrat. Kajaba iku, amarga lapisan transportasi muatan saka piranti perovskite uga kudu disiapake ing wilayah sing gedhe, jalur produksi kanthi deposisi terus-terusan saben lapisan kudu ditetepake ing produksi industri. Sakabèhé, proses nyiapake film tipis perovskite ing area gedhe isih mbutuhake optimasi luwih lanjut.
Pungkasan, keracunan timbal uga dadi masalah. Sajrone proses tuwa piranti perovskite kanthi efisiensi dhuwur saiki, perovskite bakal terurai kanggo ngasilake ion timbal gratis lan monomer timbal, sing bakal mbebayani kanggo kesehatan nalika mlebu ing awak manungsa.
Luo Jingshan percaya yen masalah kayata stabilitas bisa ditanggulangi kanthi kemasan piranti. "Yen ing mangsa ngarep, loro masalah iki ditanggulangi, ana uga proses preparation diwasa, uga bisa nggawe piranti perovskite menyang kaca tembus utawa nindakake ing lumahing bangunan kanggo entuk integrasi bangunan photovoltaic, utawa digawe menyang piranti foldable fleksibel kanggo aerospace lan kothak liyane, supaya perovskite ing papan tanpa banyu lan oksigen lingkungan kanggo muter peran maksimum. Luo Jingshan yakin babagan masa depan perovskite.
Wektu kirim: Apr-15-2023