Yn y diwydiant ffotofoltäig, mae galw mawr am perovskite yn ystod y blynyddoedd diwethaf.Y rheswm pam ei fod wedi dod i'r amlwg fel y “hoff” ym maes celloedd solar yw oherwydd ei amodau unigryw.Mae gan fwyn titaniwm calsiwm lawer o briodweddau ffotofoltäig rhagorol, proses baratoi syml, ac ystod eang o ddeunyddiau crai a chynnwys toreithiog.Yn ogystal, gellir defnyddio perovskite hefyd mewn gweithfeydd pŵer daear, hedfan, adeiladu, dyfeisiau cynhyrchu pŵer gwisgadwy a llawer o feysydd eraill.
Ar Fawrth 21, gwnaeth Ningde Times gais am batent “cell solar calsiwm titanite a’i ddull paratoi a dyfais pŵer”.Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, gyda chefnogaeth polisïau a mesurau domestig, mae'r diwydiant mwyn calsiwm-titaniwm, a gynrychiolir gan gelloedd solar mwyn calsiwm-titaniwm, wedi cymryd camau breision.Felly beth yw perovskite?Sut mae diwydiannu perovskite?Pa heriau sy'n dal i'w hwynebu?Gwyddoniaeth a Thechnoleg Bu gohebydd dyddiol yn cyfweld â'r arbenigwyr perthnasol.
Nid yw Perovskite yn galsiwm na thitaniwm.
Nid yw'r perovskites fel y'u gelwir yn galsiwm na thitaniwm, ond yn derm generig ar gyfer dosbarth o “ocsidau ceramig” gyda'r un strwythur grisial, gyda'r fformiwla moleciwlaidd ABX3.Mae A yn golygu “cation radiws mawr”, B am “cation metel” ac X am “anion halogen”.Mae A yn golygu “cation radiws mawr”, mae B yn golygu “cation metel” ac mae X yn golygu “anion halogen”.Gall y tri ïon hyn arddangos llawer o briodweddau ffisegol anhygoel trwy drefniant gwahanol elfennau neu trwy addasu'r pellter rhyngddynt, gan gynnwys ond heb fod yn gyfyngedig i inswleiddio, ferroelectricity, antiferromanetism, effaith magnetig enfawr, ac ati.
“Yn ôl cyfansoddiad elfennol y deunydd, gellir rhannu perovskites yn fras yn dri chategori: perovskites metel ocsid cymhleth, perovskites hybrid organig, a pherovskites halogenaidd anorganig.”Cyflwynodd Luo Jingshan, athro yn Ysgol Gwybodaeth Electronig a Pheirianneg Optegol Prifysgol Nankai, mai'r titanitau calsiwm a ddefnyddir bellach mewn ffotofoltäig yw'r ddau olaf fel arfer.
gellir defnyddio perovskite mewn llawer o feysydd megis gweithfeydd pŵer daearol, awyrofod, adeiladu, a dyfeisiau cynhyrchu pŵer gwisgadwy.Yn eu plith, maes ffotofoltäig yw prif faes cymhwyso perovskite.Mae strwythurau titanite calsiwm yn ddylunadwy iawn ac mae ganddynt berfformiad ffotofoltäig da iawn, sy'n gyfeiriad ymchwil poblogaidd ym maes ffotofoltäig yn ystod y blynyddoedd diwethaf.
Mae diwydiannu perovskite yn cyflymu, ac mae mentrau domestig yn cystadlu am y cynllun.Adroddir bod y 5,000 o ddarnau cyntaf o fodiwlau mwyn titaniwm calsiwm wedi'u cludo o Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co, Ltd;Mae Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co, Ltd hefyd yn cyflymu'r gwaith o adeiladu llinell beilot wedi'i lamineiddio mwyn calsiwm titaniwm llawn 150 MW mwyaf y byd;Kunshan GCL Photoelectric Materials Co Ltd Mae llinell gynhyrchu modiwl ffotofoltäig mwyn calsiwm-titaniwm 150 MW wedi'i chwblhau a'i rhoi ar waith ym mis Rhagfyr 2022, a gall y gwerth allbwn blynyddol gyrraedd 300 miliwn yuan ar ôl cyrraedd y cynhyrchiad.
Mae gan fwyn titaniwm calsiwm fanteision amlwg mewn diwydiant ffotofoltäig
Yn y diwydiant ffotofoltäig, mae galw mawr am perovskite yn ystod y blynyddoedd diwethaf.Y rheswm pam ei fod wedi dod i'r amlwg fel y “hoff” ym maes celloedd solar yw oherwydd ei amodau unigryw ei hun.
“Yn gyntaf, mae gan perovskite nifer o briodweddau optoelectroneg rhagorol, megis bwlch band addasadwy, cyfernod amsugno uchel, egni rhwymo exciton isel, symudedd cludwr uchel, goddefgarwch diffygion uchel, ac ati;yn ail, mae'r broses o baratoi perovskite yn syml a gall gyflawni tryleuedd, ysgafnder uwch, tra-denau, hyblygrwydd, ac ati. Yn olaf, mae deunyddiau crai perovskite ar gael yn eang ac yn doreithiog.”Cyflwynodd Luo Jingshan.Ac mae paratoi perovskite hefyd yn gofyn am burdeb cymharol isel o ddeunyddiau crai.
Ar hyn o bryd, mae'r maes PV yn defnyddio nifer fawr o gelloedd solar sy'n seiliedig ar silicon, y gellir eu rhannu'n silicon monocrystalline, silicon polycrystalline, a chelloedd solar silicon amorffaidd.Mae polyn trosi ffotodrydanol damcaniaethol o gelloedd silicon crisialog yn 29.4%, a gall yr amgylchedd labordy presennol gyrraedd uchafswm o 26.7%, sy'n agos iawn at nenfwd y trawsnewid;mae'n rhagweladwy y bydd y cynnydd ymylol o welliant technolegol hefyd yn mynd yn llai ac yn llai.Mewn cyferbyniad, mae gan effeithlonrwydd trosi ffotofoltäig celloedd perovskite werth polyn damcaniaethol uwch o 33%, ac os caiff dwy gell perovskite eu pentyrru i fyny ac i lawr gyda'i gilydd, gall yr effeithlonrwydd trosi damcaniaethol gyrraedd 45%.
Yn ogystal ag “effeithlonrwydd”, ffactor pwysig arall yw “cost”.Er enghraifft, y rheswm pam na all cost y genhedlaeth gyntaf o fatris ffilm tenau ddod i lawr yw bod y cronfeydd wrth gefn o gadmiwm a gallium, sy'n elfennau prin ar y ddaear, yn rhy fach, ac o ganlyniad, y mwyaf datblygedig yw'r diwydiant yw, y mwyaf yw'r galw, yr uchaf yw'r gost cynhyrchu, ac nid yw erioed wedi gallu dod yn gynnyrch prif ffrwd.Mae deunyddiau crai perovskite yn cael eu dosbarthu mewn symiau mawr ar y ddaear, ac mae'r pris hefyd yn rhad iawn.
Yn ogystal, dim ond ychydig gannoedd o nanometrau yw trwch y cotio mwyn calsiwm-titaniwm ar gyfer batris mwyn calsiwm-titaniwm, tua 1/500fed o hynny o wafferi silicon, sy'n golygu bod y galw am y deunydd yn fach iawn.Er enghraifft, mae'r galw byd-eang presennol am ddeunydd silicon ar gyfer celloedd silicon crisialog tua 500,000 o dunelli y flwyddyn, ac os disodlir pob un ohonynt â chelloedd perovskite, dim ond tua 1,000 tunnell o perovskite fydd ei angen.
O ran costau gweithgynhyrchu, mae celloedd silicon crisialog yn gofyn am puro silicon i 99.9999%, felly mae'n rhaid gwresogi silicon i 1400 gradd Celsius, ei doddi i hylif, ei dynnu i mewn i wiail crwn a sleisys, ac yna ei ymgynnull i gelloedd, gydag o leiaf pedair ffatri a dau. i dri diwrnod rhyngddynt, a mwy o ddefnydd o ynni.Mewn cyferbyniad, ar gyfer cynhyrchu celloedd perovskite, dim ond yr hylif sylfaen perovskite sydd ei angen i'r swbstrad ac yna aros am grisialu.Mae'r broses gyfan yn cynnwys gwydr, ffilm gludiog, perovskite a deunyddiau cemegol yn unig, a gellir ei gwblhau mewn un ffatri, a dim ond tua 45 munud y mae'r broses gyfan yn ei gymryd.
“Mae gan gelloedd solar a baratowyd o perovskite effeithlonrwydd trosi ffotodrydanol rhagorol, sydd wedi cyrraedd 25.7% ar hyn o bryd, a gallant ddisodli celloedd solar traddodiadol sy’n seiliedig ar silicon yn y dyfodol i ddod yn brif ffrwd fasnachol.”Meddai Luo Jingshan.
Mae tair problem fawr y mae angen eu datrys i hyrwyddo diwydiannu
Wrth hyrwyddo diwydiannu calcocit, mae angen i bobl ddatrys 3 phroblem o hyd, sef sefydlogrwydd hirdymor calcocit, paratoi ardal fawr a gwenwyndra plwm.
Yn gyntaf, mae perovskite yn sensitif iawn i'r amgylchedd, a gall ffactorau megis tymheredd, lleithder, golau a llwyth cylched arwain at ddadelfennu perovskite a lleihau effeithlonrwydd celloedd.Ar hyn o bryd nid yw'r rhan fwyaf o fodiwlau perovskite labordy yn bodloni safon ryngwladol IEC 61215 ar gyfer cynhyrchion ffotofoltäig, ac nid ydynt yn cyrraedd oes 10-20 mlynedd o gelloedd solar silicon, felly nid yw cost perovskite yn dal i fod yn fanteisiol yn y maes ffotofoltäig traddodiadol.Yn ogystal, mae mecanwaith diraddio perovskite a'i ddyfeisiau yn gymhleth iawn, ac nid oes dealltwriaeth glir iawn o'r broses yn y maes, ac nid oes safon feintiol unedig, sy'n niweidiol i ymchwil sefydlogrwydd.
Mater mawr arall yw sut i'w paratoi ar raddfa fawr.Ar hyn o bryd, pan gynhelir astudiaethau optimeiddio dyfeisiau yn y labordy, mae arwynebedd golau effeithiol y dyfeisiau a ddefnyddir fel arfer yn llai nag 1 cm2, a phan ddaw i gam cymhwyso masnachol cydrannau ar raddfa fawr, mae angen gwella'r dulliau paratoi labordy neu ddisodli.Y prif ddulliau sy'n berthnasol ar hyn o bryd i baratoi ffilmiau perovskite ardal fawr yw'r dull datrysiad a'r dull anweddu gwactod.Yn y dull datrysiad, mae crynodiad a chymhareb yr ateb rhagflaenydd, y math o doddydd, a'r amser storio yn cael effaith fawr ar ansawdd y ffilmiau perovskite.Mae dull anweddiad gwactod yn paratoi dyddodiad o ansawdd da a rheoladwy o ffilmiau perovskite, ond eto mae'n anodd cyflawni cysylltiad da rhwng rhagflaenwyr a swbstradau.Yn ogystal, oherwydd bod angen paratoi haen gludo tâl y ddyfais perovskite hefyd mewn ardal fawr, mae angen sefydlu llinell gynhyrchu gyda dyddodiad parhaus o bob haen mewn cynhyrchu diwydiannol.Ar y cyfan, mae angen optimeiddio ymhellach y broses o baratoi ffilmiau tenau perovskite mewn ardal fawr.
Yn olaf, mae gwenwyndra plwm hefyd yn destun pryder.Yn ystod y broses heneiddio o ddyfeisiadau perovskite effeithlonrwydd uchel cyfredol, bydd perovskite yn dadelfennu i gynhyrchu ïonau plwm am ddim a monomerau plwm, a fydd yn beryglus i iechyd ar ôl iddynt fynd i mewn i'r corff dynol.
Mae Luo Jingshan yn credu y gellir datrys problemau megis sefydlogrwydd trwy becynnu dyfeisiau.“Os bydd y ddwy broblem hon yn cael eu datrys yn y dyfodol, mae yna hefyd broses baratoi aeddfed, gall hefyd wneud dyfeisiau perovskite yn wydr tryloyw neu eu gwneud ar wyneb adeiladau i integreiddio adeiladau ffotofoltäig, neu eu gwneud yn ddyfeisiau plygadwy hyblyg ar gyfer awyrofod a meysydd eraill, fel bod perovskite yn y gofod heb amgylchedd dŵr ac ocsigen i chwarae rhan fwyaf posibl.”Mae Luo Jingshan yn hyderus am ddyfodol perovskite.
Amser postio: Ebrill-15-2023