In l'industria fotovoltaica, a perovskite hè stata una dumanda calda in l'ultimi anni.U mutivu per quessa hè apparsu cum'è u "preferitu" in u campu di e cellule solari hè dovutu à e so cundizioni unichi.U minerale di titaniu di calciu hà assai proprietà fotovoltaiche eccellenti, un prucessu simplice di preparazione, è una larga gamma di materie prime è cuntenutu abbundante.Inoltre, a perovskite pò ancu esse usata in e piante di terra, l'aviazione, a custruzzione, i dispositi di generazione di energia purtata è assai altri campi.
U 21 di marzu, Ningde Times hà dumandatu a patente di "cellule solare di titanite di calcium è u so metudu di preparazione è u dispositivu di putenza".Nta l'ultimi anni, cù u sustegnu di e pulitiche è e misure domestiche, l'industria di u minerale di calcium-titanium, rapprisintata da e cellule solari di calcium-titanium, hà fattu grandi passi.Allora chì hè perovskite?Cumu hè l'industrializazione di perovskite?Chì sfide sò sempre affruntate ?U ghjurnalista di Scienza è Tecnulugia hà intervistatu l'esperti pertinenti.
Perovskite ùn hè nè calciu nè titaniu.
I perovskiti chjamati ùn sò nè calciu nè titaniu, ma un termu genericu per una classa di "ossidi ceramichi" cù a listessa struttura cristallina, cù a formula molekulari ABX3.A sta per "catione di grande raggio", B per "catione metallicu" è X per "anione alogenu".A sta per "catione di grande raggio", B sta per "catione metallicu" è X significa "anione alogenu".Questi trè ioni ponu esibisce assai proprietà fisiche maravigghiusu attraversu l'arrangementu di elementi diffirenti o aghjustendu a distanza trà elli, cumprese, ma micca limitatu à l'insulazione, ferroelectricità, antiferromagnetismu, effettu magneticu giant, etc.
"Secunnu a cumpusizioni elementari di u materiale, i perovskiti ponu esse divisi in trè categurie: perovskiti di ossidu di metalli cumplessi, perovskiti hibridi organici è perovskiti alogenati inorganici".Luo Jingshan, un prufessore in a Scola di l'Informazione Elettronica è Ingegneria Ottica di l'Università Nankai, hà introduttu chì i titaniti di calciu oghji utilizati in fotovoltaica sò generalmente l'ultimi dui.
perovskite pò ièssiri usatu in parechji campi, cum'è impianti di energia terrestre, aerospaziale, custruzzione, è i dispusitivi di generazione di energia purtata.À mezu à elli, u campu fotovoltaicu hè u campu di applicazione principale di perovskite.Strutture di titanite di calciu sò assai designable è anu un rendimentu fotovoltaicu assai bonu, chì hè una direzzione di ricerca populari in u campu fotovoltaicu in l'ultimi anni.
L'industrializazione di perovskite hè accelerata, è l'imprese domestiche sò in competizione per u layout.Hè infurmatu chì i primi 5 000 pezzi di moduli di minerali di calcium titaniu spediti da Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd;Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd hè ancu accelerà a custruzzione di a più grande linea pilotu laminata di minerale di titaniu di calciu di 150 MW in u mondu;Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW di calcium-titanium minerale linea di produzzione di moduli fotovoltaici hè stata finita è messa in opera in dicembre 2022, è u valore di pruduzzioni annuali pò ghjunghje sin'à 300 milioni di yuan dopu à ghjunghje à a produzzione.
U minerale di titaniu di calciu hà vantaghji evidenti in l'industria fotovoltaica
In l'industria fotovoltaica, a perovskite hè stata una dumanda calda in l'ultimi anni.U mutivu per quessa hè apparsu cum'è u "preferitu" in u campu di e cellule solari hè dovutu à e so cundizioni unichi.
"Prima, a perovskite hà numerosi proprietà optoelettroniche eccellenti, cum'è un intervallu di banda regulabile, un altu coefficient d'assorbimentu, una bassa energia di ligame di exciton, una alta mobilità di u trasportatore, una alta toleranza di difetti, etc.;in segundu, u prucessu di preparazione di perovskite hè simplice è pò ottene traslucenza, ultra-lightness, ultra-thinness, flessibilità, etc. Infine, a materia prima perovskite sò largamente dispunibili è abbundanti ".Luo Jingshan hà presentatu.È a preparazione di perovskite hè ancu bisognu di purità relativamente bassa di materia prima.
Attualmente, u campu PV usa un gran numaru di cellule solari basati in silicuu, chì ponu esse divisi in siliciu monocristalinu, siliciu policristalinu è siliciu amorfu.U polu teoricu di cunversione fotoelettrica di e cellule di silicium cristalline hè 29,4%, è l'ambiente di u laboratoriu attuale pò ghjunghje à un massimu di 26,7%, chì hè assai vicinu à u tettu di cunversione;hè prevedibile chì u guadagnu marginale di a migliione tecnologica diventerà ancu più chjuca.In cuntrastu, l'efficienza di cunversione fotovoltaica di e cellule perovskite hà un valore di u polu teoricu più altu di 33%, è se duie cellule perovskite sò stack up and down together, l'efficienza di cunversione teorica pò ghjunghje à 45%.
In più di "efficienza", un altru fattore impurtante hè "costu".Per esempiu, u mutivu perchè u costu di a prima generazione di batterie di film magre ùn pò micca falà hè chì e riserve di cadmiu è gallium, chì sò elementi rari nantu à a terra, sò troppu chjuchi, è in u risultatu, u più sviluppatu l'industria. hè, u più grande a dumanda, u più altu u costu di pruduzzione, è ùn hè mai statu capaci di diventà un pruduttu mainstream.E materie prime di perovskite sò distribuite in quantità grande nantu à a terra, è u prezzu hè ancu assai prezzu.
Inoltre, u gruixu di u revestimentu di minerale di calcium-titanium per e batterie di minerale di calcium-titanium hè solu uni pochi centinaia di nanometri, circa 1/500th di quellu di wafers di silicium, chì significa chì a dumanda di u materiale hè assai chjuca.Per esempiu, l'attuale dumanda glubale di materiale di siliciu per e cellule di silicium cristalline hè di circa 500 000 tunnellati annu, è se tutti sò rimpiazzati cù cellule perovskite, solu circa 1 000 tunnellate di perovskite serà necessariu.
In quantu à i costi di fabricazione, e cellule di silicium cristalline necessitanu purificazione di siliciu à 99,9999%, cusì u siliciu deve esse riscaldatu à 1400 gradi Celsius, funnu in liquidu, trascinatu in bastoni tondi è fette, è poi assemblatu in cellule, cù almenu quattru fabbriche è dui. à trè ghjorni in trà, è più cunsumu d'energia.In cuntrastu, per a produzzione di cellule perovskite, hè solu necessariu di applicà u liquidu di basa di perovskite à u sustrato è dopu aspittà per a cristallizazione.Tuttu u prucessu implica solu vetru, film adesivu, perovskite è materiali chimichi, è pò esse cumpletu in una fabbrica, è u prucessu tutale dura solu circa 45 minuti.
"Cellule solari preparati da perovskite anu un'eccellente efficienza di cunversione fotoelettrica, chì hà righjuntu u 25,7% in questa fase, è ponu rimpiazzà e cellule solari tradiziunali basate in siliciu in u futuru per diventà u mainstream cummerciale".Luo Jingshan hà dettu.
Ci sò trè prublemi maiò chì deve esse risolti per prumove l'industrializazione
In l'avanzamentu di l'industrializazione di u chalcocite, a ghjente hà sempre bisognu di risolve i prublemi 3, à dì l'stabilità à longu andà di u chalcocite, a preparazione di grande spaziu è a toxicità di u piombo.
Prima, a perovskite hè assai sensittiva à l'ambienti, è fattori cum'è a temperatura, l'umidità, a luce è a carica di u circuitu pò purtà à a descomposizione di perovskite è a riduzzione di l'efficienza cellulare.Attualmente, a maiò parte di i moduli di perovskite di u laboratoriu ùn anu micca cumpletu cù u standard internaziunale IEC 61215 per i prudutti fotovoltaici, nè ghjunghjenu à a vita di 10-20 anni di cellule solari di siliciu, cusì u costu di perovskite ùn hè ancu vantaghju in u campu fotovoltaicu tradiziunale.Inoltre, u mecanismu di degradazione di perovskite è i so dispusitivi hè assai cumplessu, è ùn ci hè micca una cunniscenza assai chjaru di u prucessu in u campu, nè un standard quantitatiu unificatu, chì hè preghjudiziu à a ricerca di stabilità.
Un altru prublema maiò hè cumu si preparalli à grande scala.Attualmente, quandu i studii di ottimisazione di u dispusitivu sò realizati in u laboratoriu, l'area di luce efficace di i dispusitivi utilizati hè di solitu menu di 1 cm2, è quandu si tratta di u stadiu di l'applicazione cummerciale di cumpunenti à grande scala, i metudi di preparazione di u laboratoriu deve esse migliuratu. o rimpiazzatu.I metudi principali attualmente applicabili à a preparazione di film perovskite di grande area sò u metudu di suluzione è u metudu di evaporazione in vacuum.In u metudu di suluzione, a cuncentrazione è a ratio di a suluzione di precursore, u tipu di solvente è u tempu di almacenamiento anu un grande impattu nantu à a qualità di i filmi perovskite.U metudu di evaporazione di vacuum prepara a bona qualità è a deposizione cuntrullabile di i filmi di perovskite, ma hè ancu difficiule di ottene un bonu cuntattu trà i precursori è i sustrati.Inoltre, perchè a strata di trasportu di carica di u perovskite deve ancu esse preparatu in una grande zona, una linea di produzzione cù depositu cuntinuu di ogni strata deve esse stabilita in a produzzione industriale.In generale, u prucessu di preparazione di grande area di filmi sottili di perovskite hà sempre bisognu di più ottimisazione.
Infine, a toxicità di u piombu hè ancu un prublema di preoccupazione.Duranti u prucessu di anziane di i dispositi di perovskite d'alta efficienza attuale, a perovskite si decompone per pruduce ioni di piombo gratuiti è monomeri di piombo, chì saranu periculosi per a salute una volta entra in u corpu umanu.
Luo Jingshan crede chì i prublemi cum'è a stabilità ponu esse risolti da l'imballu di u dispusitivu."Se in u futuru, sti dui prublemi sò risolti, ci hè ancu un prucessu di preparazione maturu, pò ancu fà i dispusitivi perovskite in vetru trasluzente o fà nantu à a superficia di l'edificazioni per ottene l'integrazione di l'edifiziu fotovoltaicu, o fattu in i dispositi plegabili flessibili per l'aerospaziale è altri campi, cusì chì perovskite in u spaziu senza acqua è ossigenu ambiente per ghjucà un rolu massimu ".Luo Jingshan hè cunfidenza di u futuru di perovskite.
Tempu di Postu: Apr-15-2023