In de fotovoltaïsche industrie is Perovskite de afgelopen jaren in eene vraag geweest. De reden waarom het naar voren is gekomen als de "favoriet" op het gebied van zonnecellen is te wijten aan de unieke omstandigheden. Calciumtitaniumerts heeft veel uitstekende fotovoltaïsche eigenschappen, eenvoudig bereidingsproces en een breed scala aan grondstoffen en overvloedige inhoud. Bovendien kan perovskiet ook worden gebruikt in grondplanten, luchtvaart, constructie, draagbare apparaten voor stroomopwekking en vele andere velden.
Op 21 maart solliciteerde Ningde Times voor het patent van "calciumtitaniet zonnecel en de voorbereidingsmethode en vermogensapparaat". In de afgelopen jaren heeft de calcium-titanium-industrie, met de steun van het binnenlandse beleid en maatregelen, vertegenwoordigd door calcium-titanium erts zonnecellen, grote vooruitgang geboekt. Dus wat is Perovskite? Hoe is de industrialisatie van perovskiet? Aan welke uitdagingen worden nog steeds geconfronteerd? Wetenschap en technologie Daily Reporter interviewde de relevante experts.
Perovskite is noch calcium noch titanium.
De zogenaamde perovskieten zijn noch calcium noch titanium, maar een generieke term voor een klasse van "keramische oxiden" met dezelfde kristalstructuur, met de moleculaire formule ABX3. A staat voor "grote straalkation", b voor "metaalkation" en x voor "halogeen anion". A staat voor "grote straalkation", B staat voor "metaalkation" en X staat voor "halogeen anion". Deze drie ionen kunnen veel verbazingwekkende fysieke eigenschappen vertonen door de opstelling van verschillende elementen of door de afstand tussen hen aan te passen, inclusief maar niet beperkt tot isolatie, ferro -elektriciteit, antiferromagnetisme, gigantisch magnetisch effect, enz.
"Volgens de elementaire samenstelling van het materiaal kunnen perovskieten ruwweg worden verdeeld in drie categorieën: complexe metaaloxide perovskieten, organische hybride perovskieten en anorganische gehalogeneerde perovskieten." Luo Jingshan, een professor aan de School of Electronic Information and Optical Engineering van de Nankai University, introduceerde dat de calciumtitanieten die nu in fotovoltaïscheën worden gebruikt, meestal de laatste twee zijn.
Perovskite kan op veel gebieden worden gebruikt, zoals terrestrische energiecentrales, ruimtevaart, constructie en draagbare apparaten voor stroomopwekking. Onder hen is het fotovoltaïsche veld het belangrijkste toepassingsgebied van Perovskite. Calciumtitanietstructuren zijn zeer ontwerpt en hebben een zeer goede fotovoltaïsche prestaties, wat de afgelopen jaren een populaire onderzoeksrichting is in het fotovoltaïsche veld.
De industrialisatie van perovskiet versnelt en binnenlandse ondernemingen strijden om de lay -out. Het is gemeld dat de eerste 5.000 stuks calciumtitaniumertsmodules verzonden van Hangzhou Fina Photoalectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. versnelt ook de bouw van 's werelds grootste 150 MW volledige calciumtitanium erts gelamineerde pilootlijn; Kunshan GCL Photelectric Materials Co. Ltd. 150 MW calcium-titanium erts fotovoltaïsche module productielijn is voltooid en in werking in december 2022, en de jaarlijkse uitgangswaarde kan 300 miljoen yuan bereiken na het bereiken van de productie.
Calciumtitaniumerts heeft duidelijke voordelen in de fotovoltaïsche industrie
In de fotovoltaïsche industrie is Perovskite de afgelopen jaren in eene vraag geweest. De reden waarom het naar voren is gekomen als de 'favoriet' op het gebied van zonnecellen is te wijten aan zijn eigen unieke omstandigheden.
“Ten eerste heeft perovskiet talloze uitstekende opto -elektronische eigenschappen, zoals instelbare bandafstand, hoge absorptiecoëfficiënt, lage excitonbindende energie, hoge dragersmobiliteit, hoge defect tolerantie, enz.; Ten tweede is het voorbereidingsproces van perovskiet eenvoudig en kan het bereiken van doorzichtigheid, ultralichtheid, ultradunnigheid, flexibiliteit, enz. Ten slotte zijn perovskiet-grondstoffen op grote schaal beschikbaar en overvloedig. ” Luo Jingshan introduceerde. En de bereiding van perovskiet vereist ook een relatief lage zuiverheid van grondstoffen.
Momenteel maakt het PV-veld gebruik van een groot aantal op silicium gebaseerde zonnecellen, die kunnen worden verdeeld in monokristallijn silicium, polykristallijn silicium en amorfe silicium zonnecellen. De theoretische foto -elektrische conversiepool van kristallijne siliciumcellen is 29,4%en de huidige laboratoriumomgeving kan maximaal 26,7%bereiken, wat zeer dicht bij het plafond van conversie ligt; Het is te voorzien dat de marginale winst van technologische verbetering ook kleiner en kleiner zal worden. De fotovoltaïsche conversie -efficiëntie van perovskietcellen heeft daarentegen een hogere theoretische poolwaarde van 33%, en als twee perovskietcellen op elkaar en omlaag worden gestapeld, kan de theoretische conversie -efficiëntie 45%bereiken.
Naast "efficiëntie" is een andere belangrijke factor "kosten". De reden waarom de kosten van de eerste generatie dunne filmbatterijen niet kunnen dalen, is dat de reserves van cadmium en gallium, die zeldzame elementen op aarde zijn, te klein zijn en als gevolg daarvan, hoe meer ontwikkeld de industrie is, hoe groter de vraag, hoe hoger de productiekosten, en het is nooit in staat geweest om een mainstream product te worden. De grondstoffen van perovskiet worden in grote hoeveelheden op aarde verdeeld en de prijs is ook erg goedkoop.
Bovendien is de dikte van de calcium-titaniumertscoating voor calciumtitaniumerts-batterijen slechts enkele honderd nanometer, ongeveer 1/500e van die van siliciumwafels, wat betekent dat de vraag naar het materiaal erg klein is. De huidige globale vraag naar siliciummateriaal voor kristallijne siliciumcellen is bijvoorbeeld ongeveer 500.000 ton per jaar, en als ze allemaal worden vervangen door perovskietcellen, is slechts ongeveer 1.000 ton perovskiet nodig.
In termen van productiekosten vereisen kristallijne siliciumcellen siliciumzuivering tot 99.9999%, dus silicium moet worden verwarmd tot 1400 graden Celsius, gesmolten in vloeistof, getrokken in ronde staven en plakjes, en vervolgens geassembleerd in cellen, met ten minste vier fabrieken en twee tot drie dagen tussendoor en een groter energieverbruik. Voor de productie van perovskietcellen is het alleen nodig om de perovskietbasisvloeistof op het substraat toe te passen en vervolgens te wachten op kristallisatie. Het hele proces omvat alleen glas-, lijmfilm, perovskiet en chemische materialen en kan in één fabriek worden voltooid, en het hele proces duurt slechts ongeveer 45 minuten.
"Zonnecellen bereid uit perovskiet hebben een uitstekende foto-elektrische conversie-efficiëntie, die in dit stadium 25,7% heeft bereikt en in de toekomst traditionele zonnecellen op siliconen kan vervangen om de commerciële mainstream te worden." Zei Luo Jingshan.
Er zijn drie grote problemen die moeten worden opgelost om de industrialisatie te bevorderen
Bij het bevorderen van de industrialisatie van chalcociet moeten mensen nog steeds 3 problemen oplossen, namelijk de langdurige stabiliteit van chalcociet, groot gebiedsvoorbereiding en de toxiciteit van lood.
Ten eerste is perovskiet zeer gevoelig voor de omgeving, en factoren zoals temperatuur, vochtigheid, licht en circuitbelasting kunnen leiden tot de ontleding van perovskiet en de vermindering van de celefficiëntie. Momenteel voldoen de meeste laboratoriumperovskietmodules niet aan de IEC 61215 International Standard voor fotovoltaïsche producten, noch bereiken ze de 10-20 jaar levensduur van silicium zonnecellen, dus de kosten van perovskiet zijn nog steeds niet voordelig in het traditionele fotovoltaïsche veld. Bovendien is het afbraakmechanisme van perovskiet en zijn apparaten zeer complex, en er is geen zeer duidelijk begrip van het proces in het veld, noch is er een uniforme kwantitatieve standaard, die schadelijk is voor stabiliteitsonderzoek.
Een ander groot probleem is hoe ze op grote schaal kunnen voorbereiden. Momenteel, wanneer apparaatoptimalisatiestudies in het laboratorium worden uitgevoerd, is het effectieve lichtgebied van de gebruikte apparaten meestal minder dan 1 cm2, en als het gaat om de commerciële toepassingsfase van grootschalige componenten, moeten de laboratoriumvoorbereidingsmethoden worden verbeterd of vervangen. De belangrijkste methoden die momenteel van toepassing zijn op de bereiding van perovskietfilms met grote area, zijn de oplossingsmethode en de vacuümverdampingsmethode. In de oplossingsmethode hebben de concentratie en verhouding van de voorloperoplossing, het type oplosmiddel en de opslagtijd een grote impact op de kwaliteit van de Perovskite -films. Vacuümverdampingsmethode bereidt goede kwaliteit en controleerbare afzetting van perovskietfilms, maar het is opnieuw moeilijk om goed contact te bereiken tussen voorlopers en substraten. Omdat de ladingstransportlaag van het perovskite -apparaat ook in een groot gebied moet worden voorbereid, moet een productielijn met continue afzetting van elke laag worden vastgesteld in industriële productie. Over het algemeen is het proces van grootbereiding met een groot gebied van dunne films van perovskiet nog steeds meer optimalisatie.
Ten slotte is de toxiciteit van lood ook een probleem van bezorgdheid. Tijdens het verouderingsproces van huidige zeer efficiënte perovskietapparaten zal Perovskite ontleden om vrije loodionen te produceren en monomeren te leiden, die gevaarlijk zullen zijn voor de gezondheid zodra ze het menselijk lichaam binnenkomen.
Luo Jingshan gelooft dat problemen zoals stabiliteit kunnen worden opgelost door apparaatverpakkingen. “Als in de toekomst deze twee problemen zijn opgelost, is er ook een volwassen voorbereidingsproces, kunnen perovskietapparaten ook in doorschijnend glas maken of doen op het oppervlak van gebouwen om fotovoltaïsche bouwintegratie te bereiken, of gemaakt in flexibele opvouwbare apparaten voor ruimtevaart en Andere velden, zodat perovskiet in de ruimte zonder water- en zuurstofomgeving om een maximale rol te spelen. ” Luo Jingshan heeft vertrouwen in de toekomst van Perovskite.
Posttijd: APR-15-2023