In der Photovoltaikindustrie war Perovskite in den letzten Jahren heiß gefragt. Der Grund, warum es auf dem Gebiet der Solarzellen als „Favorit“ aufgetreten ist, ist auf seine einzigartigen Bedingungen. Das Calcium -Titanerz verfügt über viele hervorragende Photovoltaikeigenschaften, einen einfachen Vorbereitungsprozess und eine breite Palette von Rohstoffen und reichlich vorhandenen Gehalt. Darüber hinaus kann Perovskit auch in Erdkraftanlagen, Luftfahrt, Bau, tragbare Stromerzeugungsgeräte und vielen anderen Feldern verwendet werden.
Am 21. März beantragte die Ningde Times das Patent der „Calcium -Titanit -Solarzellenzelle und dessen Vorbereitungsmethode und Leistungsvorrichtung“. In den letzten Jahren hat die Calcium-Titan-Erzindustrie, die durch Calcium-Titan-Erz-Solarzellen vertreten wird, große Fortschritte gemacht. Was ist Perovskite? Wie ist die Industrialisierung von Perovskit? Welche Herausforderungen stehen noch? Der tägliche Reporter von Wissenschaft und Technologie befragte die relevanten Experten.
Perovskit ist weder Kalzium noch Titan.
Die sogenannten Perovskite sind weder Kalzium noch Titan, sondern ein generischer Begriff für eine Klasse von „Keramikoxiden“ mit derselben Kristallstruktur mit der molekularen Formel ABX3. A steht für „Large Radius Cation“, B für „Metallkation“ und X für „Halogenanion“. A steht für „Large Radius Cation“, b für „Metallkation“ und X steht für „Halogenanion“. Diese drei Ionen können viele erstaunliche physikalische Eigenschaften durch die Anordnung verschiedener Elemente oder durch Anpassung des Abstands zwischen ihnen aufweisen, einschließlich, aber nicht beschränkt auf Isolierung, Ferroelektrizität, Antiferromagnetismus, riesige magnetische Wirkung usw.
"Gemäß der elementaren Zusammensetzung des Materials können Perovskite in drei Kategorien grob unterteilt werden: komplexe Metalloxid -Perovskite, organische Hybridperovskite und anorganische halogenierte Perovskite." Luo Jingshan, Professor an der School of Electronic Information and Optical Engineering der Nankai University an der Nankai University, stellte vor, dass die in der Photovoltaik verwendeten Kalziumtitaniten normalerweise die beiden letzteren sind.
Perovskit kann in vielen Bereichen wie terrestrischen Kraftwerken, Luft- und Raumfahrt-, Bau- und tragbaren Geräten für Stromerzeugung eingesetzt werden. Unter ihnen ist das Photovoltaikfeld der Hauptanwendungsbereich von Perovskit. Calcium -Titanitstrukturen sind sehr ausgelegt und haben eine sehr gute Photovoltaikleistung, was in den letzten Jahren eine beliebte Forschungsrichtung im Photovoltaikgebiet darstellt.
Die Industrialisierung von Perovskit beschleunigt und inländische Unternehmen konkurrieren um das Layout. Es wird berichtet, dass die ersten 5.000 Calcium -Titanerzmodule von Hangzhou Fina Photoelactic Technology Co., Ltd. geliefert wurden; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. beschleunigt auch den Bau der weltweit größten 150 MW vollständigen Calcium -Titan -Erz -Laminat -Pilotlinie; Kunshan GCL Photoelektrische Materialien Co. Ltd.
Calcium Titaniumerz hat offensichtliche Vorteile in der Photovoltaikindustrie
In der Photovoltaikindustrie war Perovskite in den letzten Jahren heiß gefragt. Der Grund, warum es auf dem Gebiet der Solarzellen als „Favorit“ aufgetreten ist, ist auf seine eigenen einzigartigen Bedingungen zurückzuführen.
„Erstens hat Perovskit zahlreiche exzellente optoelektronische Eigenschaften, wie z. B. einstellbarer Bandlücken, hoher Absorptionskoeffizienten, Energie mit niedriger Exzitonenbindung, hohe Trägermobilität, Toleranz mit hoher Defekt usw.; Zweitens ist der Vorbereitungsprozess von Perovskit einfach und kann Transluzenz, Ultra-Leuchten, Ultradeinheit, Flexibilität usw. erreichen. Schließlich sind Perovskit-Rohstoffe weit verbreitet und reichlich vorhanden. “ Luo Jingshan stellte vor. Und die Herstellung von Perovskit erfordert auch eine relativ geringe Reinheit von Rohstoffen.
Gegenwärtig verwendet das PV-Feld eine große Anzahl von Solarzellen auf Siliziumbasis, die in monokristalline Silizium-, polykristallines Silizium- und amorphe Silizium-Solarzellen unterteilt werden können. Der theoretische photoelektrische Umwandlungspol von kristallinen Siliziumzellen beträgt 29,4%, und die aktuelle Laborumgebung kann maximal 26,7%erreichen, was sehr nahe an der Decke der Umwandlung liegt. Es ist vorhersehbar, dass der marginale Gewinn der technologischen Verbesserung immer kleiner und kleiner wird. Im Gegensatz dazu hat die Photovoltaikumwandelwirkungsgrad von Perovskitzellen einen höheren theoretischen Polwert von 33%, und wenn zwei Perovskitzellen zusammen gestapelt sind, kann die theoretische Umwandlungseffizienz 45%erreichen.
Zusätzlich zu „Effizienz“ ist ein weiterer wichtiger Faktor „Kosten“. Zum Beispiel ist der Grund, warum die Kosten der ersten Generation von Dünnfilmbatterien nicht sinken können, dass die Reserven von Cadmium und Gallium, die seltene Elemente auf der Erde sind Je größer die Nachfrage ist, desto höher war die Produktionskosten und es war nie in der Lage, ein Mainstream -Produkt zu werden. Die Rohstoffe von Perovskit sind in großen Mengen auf der Erde verteilt, und der Preis ist auch sehr günstig.
Darüber hinaus beträgt die Dicke der Calcium-Titanerzbeschichtung für Calcium-Titan-Erz-Batterien nur einige hundert Nanometer, etwa 1/500. der von Siliziumwafern, was bedeutet, dass die Nachfrage nach dem Material sehr gering ist. Beispielsweise beträgt die derzeitige globale Nachfrage nach Siliziummaterial für kristalline Siliziumzellen etwa 500.000 Tonnen pro Jahr. Wenn alle durch Perovskitzellen ersetzt werden, werden nur etwa 1.000 Tonnen Perowskit benötigt.
In Bezug auf die Herstellungskosten benötigen kristalline Siliziumzellen eine Siliziumreinigung auf 99,9999%, so auf drei Tage dazwischen und größerer Energieverbrauch. Im Gegensatz dazu muss für die Produktion von Perovskitzellen nur die Perowskit -Basisflüssigkeit auf das Substrat angewendet und dann auf die Kristallisation warten. Der gesamte Prozess umfasst nur Glas-, Kleberfilm, Perovskit- und chemische Materialien und kann in einer Fabrik abgeschlossen werden, und der gesamte Prozess dauert nur etwa 45 Minuten.
"Solarzellen aus Perovskit haben eine hervorragende photoelektrische Umwandlungseffizienz, die in diesem Stadium 25,7% erreicht hat und in Zukunft traditionelle Solarzellen auf Siliziumbasis ersetzen kann, um zum kommerziellen Mainstream zu werden." Sagte Luo Jingshan.
Es gibt drei Hauptprobleme, die gelöst werden müssen, um die Industrialisierung zu fördern
Bei der Förderung der Industrialisierung von Chalkozit müssen die Menschen immer noch 3 Probleme lösen, nämlich die langfristige Stabilität von Chalcocit, die Herstellung großer Flächen und die Toxizität von Blei.
Erstens ist Perovskit sehr empfindlich gegenüber der Umgebung, und Faktoren wie Temperatur, Luftfeuchtigkeit, Licht und Schaltungsbelastung können zur Zersetzung von Perovskit und zur Verringerung der Zelleffizienz führen. Derzeit erfüllen die meisten Labor-Perowskitmodule weder den internationalen IEC 61215-Standard für Photovoltaikprodukte, noch erreichen sie die 10-20-jährige Lebensdauer von Silizium-Solarzellen, sodass die Kosten für Perovskit im traditionellen Photovoltaikfeld immer noch nicht vorteilhaft sind. Darüber hinaus ist der Abbaumechanismus von Perovskit und seinen Geräten sehr komplex, und es gibt weder ein sehr klares Verständnis des Prozesses vor Ort, noch gibt es einen einheitlichen quantitativen Standard, der für die Stabilitätsforschung nachteilig ist.
Ein weiteres wichtiges Problem ist, wie Sie sie in großem Maßstab vorbereiten können. Derzeit beträgt der effektive Lichtbereich der verwendeten Geräte in der Regel weniger als 1 cm2, wenn es um die kommerzielle Anwendungsstufe der groß angelegten Komponenten geht, wenn es sich um die verwendeten Geräte handelt, müssen die Laborvorbereitungsmethoden derzeit verbessert werden oder ersetzt. Die wichtigsten Methoden, die derzeit für die Herstellung von Perovskitfilmen in großem Bereich anwendbar sind, sind die Lösungsmethode und die Vakuumverdampfmethode. Bei der Lösungsmethode haben die Konzentration und das Verhältnis der Vorläuferlösung, die Art des Lösungsmittels und die Speicherzeit einen großen Einfluss auf die Qualität der Perovskitfilme. Die Vakuumverdampfungsmethode bereitet eine gute und kontrollierbare Ablagerung von Perovskitfilmen vor, aber es ist wiederum schwierig, einen guten Kontakt zwischen Vorläufern und Substraten zu erreichen. Da die Ladungstransportschicht des Perovskit -Geräts auch in einem großen Bereich vorbereitet werden muss, muss in der industriellen Produktion eine Produktionslinie mit kontinuierlicher Ablagerung jeder Schicht festgelegt werden. Insgesamt erfordert der Prozess der Vorbereitung von Perovskit-Dünnfilmen in großer Area noch eine weitere Optimierung.
Schließlich ist die Toxizität des Bleis auch ein Problem. Während des Alterungsprozesses aktueller Perovskitgeräte mit hoher Effizienz zersetzt sich Perovskit, um freie Bleiionen und Bleimonomere zu erzeugen, was der Gesundheit gefährlich ist, sobald sie in den menschlichen Körper eintreten.
Luo Jingshan ist der Ansicht, dass Probleme wie Stabilität durch Geräteverpackung gelöst werden können. „Wenn in Zukunft diese beiden Probleme gelöst werden, gibt es auch einen ausgereiften Vorbereitungsprozess, kann auch Perovskit -Geräte zu durchscheinendem Glas oder auf der Oberfläche von Gebäuden machen, um die Integration des Photovoltaikgebäudes zu erreichen, oder zu flexiblen faltbaren Geräten für Luft- und Raumfahrt- und Andere Felder, so dass Perovskit im Raum ohne Wasser und Sauerstoffumgebung eine maximale Rolle spielen. “ Luo Jingshan ist zuversichtlich über die Zukunft von Perovskite.
Postzeit: Apr-15-2023