Në industrinë fotovoltaike, perovskiti ka qenë në kërkesë të nxehtë vitet e fundit.Arsyeja pse është shfaqur si "i preferuari" në fushën e qelizave diellore është për shkak të kushteve të tij unike.Xeherori i titanit të kalciumit ka shumë veti të shkëlqyera fotovoltaike, proces të thjeshtë përgatitjeje dhe një gamë të gjerë lëndësh të para dhe përmbajtje të bollshme.Për më tepër, perovskiti mund të përdoret gjithashtu në termocentralet tokësore, aviacionin, ndërtimtarinë, pajisjet e prodhimit të energjisë elektrike dhe shumë fusha të tjera.
Më 21 mars, Ningde Times aplikoi për patentën e "qelizës diellore të titanitit të kalciumit dhe metodës së përgatitjes së saj dhe pajisjes së energjisë".Vitet e fundit, me mbështetjen e politikave dhe masave të brendshme, industria e mineralit të kalcium-titanit, e përfaqësuar nga qelizat diellore të mineralit të kalcium-titanit, ka bërë përparime të mëdha.Pra, çfarë është perovskite?Si është industrializimi i perovskitit?Me cilat sfida po përballen ende?Gazetari i Shkencës dhe Teknologjisë Daily intervistoi ekspertët përkatës.
Perovskiti nuk është as kalcium, as titan.
Të ashtuquajturat perovskite nuk janë as kalcium, as titan, por një term i përgjithshëm për një klasë "oksidesh qeramike" me të njëjtën strukturë kristalore, me formulën molekulare ABX3.A qëndron për "kation me rreze të madhe", B për "kation metalik" dhe X për "anion halogjen".A qëndron për "kation me rreze të madhe", B qëndron për "kation metal" dhe X qëndron për "anion halogjen".Këto tre jone mund të shfaqin shumë veti fizike të mahnitshme përmes renditjes së elementeve të ndryshëm ose duke rregulluar distancën midis tyre, duke përfshirë por pa u kufizuar në izolimin, ferroelektricitetin, antiferromagnetizmin, efektin gjigant magnetik, etj.
"Sipas përbërjes elementare të materialit, perovskitet mund të ndahen përafërsisht në tre kategori: perovskite komplekse të oksidit të metalit, perovskite hibride organike dhe perovskite halogjene inorganike."Luo Jingshan, një profesor në Shkollën e Informacionit Elektronik dhe Inxhinierisë Optike të Universitetit Nankai, prezantoi se titanitet e kalciumit që përdoren tani në fotovoltaikë janë zakonisht dy të fundit.
Perovskiti mund të përdoret në shumë fusha të tilla si termocentralet tokësore, hapësira ajrore, ndërtimi dhe pajisjet e prodhimit të energjisë elektrike të veshur.Ndër to, fusha fotovoltaike është fusha kryesore e aplikimit të perovskitit.Strukturat e titanitit të kalciumit janë shumë të dizajnueshme dhe kanë performancë shumë të mirë fotovoltaike, e cila është një drejtim popullor kërkimor në fushën fotovoltaike në vitet e fundit.
Industrializimi i perovskitit po përshpejtohet dhe ndërmarrjet vendase po konkurrojnë për paraqitjen.Është raportuar se 5000 pjesët e para të moduleve të mineralit të kalciumit të titanit të dërguara nga Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd;Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. është gjithashtu duke përshpejtuar ndërtimin e linjës pilot më të madhe në botë me 150 MW të plotë të mineralit të petëzuar me titani të kalciumit;Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. Linja e prodhimit të modulit fotovoltaik të mineralit kalcium-titan 150 MW ka përfunduar dhe është vënë në funksion në dhjetor 2022, dhe vlera e prodhimit vjetor mund të arrijë në 300 milionë juanë pas arritjes së prodhimit.
Miniera e titanit të kalciumit ka përparësi të dukshme në industrinë fotovoltaike
Në industrinë fotovoltaike, perovskiti ka qenë në kërkesë të nxehtë vitet e fundit.Arsyeja pse është shfaqur si "i preferuari" në fushën e qelizave diellore është për shkak të kushteve të tij unike.
“Së pari, perovskiti ka veti të shumta optoelektronike të shkëlqyera, të tilla si hendeku i rregullueshëm i brezit, koeficienti i lartë i absorbimit, energjia e ulët e lidhjes së eksitonit, lëvizshmëria e lartë e bartësit, toleranca e lartë e defekteve, etj.;së dyti, procesi i përgatitjes së perovskitit është i thjeshtë dhe mund të arrijë tejdukshmëri, ultra-lehtësi, ultra hollim, fleksibilitet, etj. Së fundi, lëndët e para të perovskitit janë gjerësisht të disponueshme dhe të bollshme.”Luo Jingshan prezantoi.Dhe përgatitja e perovskitit kërkon gjithashtu pastërti relativisht të ulët të lëndëve të para.
Aktualisht, fusha PV përdor një numër të madh qelizash diellore me bazë silikoni, të cilat mund të ndahen në silikon monokristalor, silikon polikristalor dhe qeliza diellore të silikonit amorf.Poli teorik i konvertimit fotoelektrik të qelizave kristalore të silikonit është 29,4%, dhe mjedisi aktual laboratorik mund të arrijë një maksimum prej 26,7%, që është shumë afër tavanit të konvertimit;është e parashikueshme që edhe fitimi margjinal i përmirësimit teknologjik do të bëhet gjithnjë e më i vogël.Në të kundërt, efikasiteti i konvertimit fotovoltaik të qelizave perovskite ka një vlerë më të lartë teorike të poleve prej 33%, dhe nëse dy qeliza perovskite grumbullohen lart e poshtë së bashku, efikasiteti teorik i konvertimit mund të arrijë në 45%.
Përveç "efikasitetit", një tjetër faktor i rëndësishëm është "kostoja".Për shembull, arsyeja pse kostoja e gjeneratës së parë të baterive të filmit të hollë nuk mund të ulet është se rezervat e kadmiumit dhe galiumit, të cilët janë elementë të rrallë në tokë, janë shumë të vogla dhe për rrjedhojë, sa më e zhvilluar industria. është, sa më e madhe të jetë kërkesa, aq më e lartë është kostoja e prodhimit dhe nuk ka qenë kurrë në gjendje të bëhet një produkt i zakonshëm.Lëndët e para të perovskitit shpërndahen në sasi të mëdha në tokë, dhe çmimi është gjithashtu shumë i lirë.
Për më tepër, trashësia e veshjes së mineralit të kalcium-titanit për bateritë e mineralit të kalciumit-titanit është vetëm disa qindra nanometra, rreth 1/500 e asaj të vaferave të silikonit, që do të thotë se kërkesa për material është shumë e vogël.Për shembull, kërkesa aktuale globale për material silikoni për qelizat kristalore të silikonit është rreth 500,000 tonë në vit, dhe nëse të gjitha ato zëvendësohen me qeliza perovskite, do të nevojiten vetëm rreth 1,000 ton perovskite.
Për sa i përket kostove të prodhimit, qelizat kristalore të silikonit kërkojnë pastrim të silikonit në 99,9999%, kështu që silikoni duhet të nxehet në 1400 gradë Celsius, të shkrihet në lëng, të tërhiqet në shufra dhe feta të rrumbullakëta dhe më pas të montohet në qeliza, me të paktën katër fabrika dhe dy deri në tre ditë në mes, dhe konsum më të madh të energjisë.Në të kundërt, për prodhimin e qelizave të perovskitit, është e nevojshme vetëm të aplikohet lëngu i bazës së perovskitit në substrat dhe më pas të pritet kristalizimi.I gjithë procesi përfshin vetëm xhami, film ngjitës, perovskite dhe materiale kimike dhe mund të përfundojë në një fabrikë, dhe i gjithë procesi zgjat vetëm rreth 45 minuta.
"Qelizat diellore të përgatitura nga perovskiti kanë efikasitet të shkëlqyer të konvertimit fotoelektrik, i cili ka arritur në 25.7% në këtë fazë, dhe mund të zëvendësojë qelizat tradicionale diellore me bazë silikoni në të ardhmen për t'u bërë rryma kryesore tregtare."tha Luo Jingshan.
Ka tre probleme kryesore që duhen zgjidhur për të nxitur industrializimin
Në avancimin e industrializimit të kalkocitit, njerëzit ende duhet të zgjidhin 3 probleme, përkatësisht stabilitetin afatgjatë të kalkocitit, përgatitjen e zonës së madhe dhe toksicitetin e plumbit.
Së pari, perovskiti është shumë i ndjeshëm ndaj mjedisit dhe faktorë të tillë si temperatura, lagështia, drita dhe ngarkesa e qarkut mund të çojnë në dekompozimin e perovskitit dhe uljen e efikasitetit të qelizave.Aktualisht, shumica e moduleve laboratorike të perovskitit nuk plotësojnë standardin ndërkombëtar IEC 61215 për produktet fotovoltaike, as nuk arrijnë jetëgjatësinë 10-20 vjeçare të qelizave diellore të silikonit, kështu që kostoja e perovskitit nuk është ende e favorshme në fushën tradicionale fotovoltaike.Përveç kësaj, mekanizmi i degradimit të perovskitit dhe pajisjeve të tij është shumë kompleks dhe nuk ka një kuptim shumë të qartë të procesit në terren, as nuk ka një standard të unifikuar sasior, i cili është i dëmshëm për kërkimin e stabilitetit.
Një çështje tjetër kryesore është se si t'i përgatisni ato në një shkallë të gjerë.Aktualisht, kur studimet e optimizimit të pajisjes kryhen në laborator, sipërfaqja efektive e dritës së pajisjeve të përdorura është zakonisht më pak se 1 cm2, dhe kur bëhet fjalë për fazën e aplikimit komercial të komponentëve në shkallë të gjerë, metodat e përgatitjes laboratorike duhet të përmirësohen. ose zëvendësohet.Metodat kryesore të aplikueshme aktualisht për përgatitjen e filmave të perovskitit me sipërfaqe të madhe janë metoda e tretësirës dhe metoda e avullimit me vakum.Në metodën e tretësirës, përqendrimi dhe raporti i tretësirës pararendëse, lloji i tretësit dhe koha e ruajtjes kanë një ndikim të madh në cilësinë e filmave të perovskitit.Metoda e avullimit me vakum përgatit depozitimin me cilësi të mirë dhe të kontrollueshme të filmave të perovskitit, por është përsëri e vështirë të arrihet kontakt i mirë midis prekursorëve dhe nënshtresave.Përveç kësaj, për shkak se shtresa e transportit të ngarkesës së pajisjes perovskite gjithashtu duhet të përgatitet në një zonë të madhe, duhet të krijohet një linjë prodhimi me depozitim të vazhdueshëm të secilës shtresë në prodhimin industrial.Në përgjithësi, procesi i përgatitjes me sipërfaqe të madhe të filmave të hollë perovskite ka ende nevojë për optimizim të mëtejshëm.
Së fundi, toksiciteti i plumbit është gjithashtu një çështje shqetësuese.Gjatë procesit të plakjes së pajisjeve aktuale të perovskitit me efikasitet të lartë, perovskiti do të dekompozohet për të prodhuar jone të lira plumbi dhe monomere plumbi, të cilat do të jenë të rrezikshme për shëndetin sapo të hyjnë në trupin e njeriut.
Luo Jingshan beson se probleme të tilla si stabiliteti mund të zgjidhen nga paketimi i pajisjes.“Nëse në të ardhmen, këto dy probleme zgjidhen, ka gjithashtu një proces të pjekur përgatitjeje, mund të bëjë gjithashtu pajisje perovskite në xhami të tejdukshëm ose të bëjë në sipërfaqen e ndërtesave për të arritur integrimin e ndërtesave fotovoltaike, ose të bëhen pajisje fleksibël të palosshme për hapësirën ajrore dhe fusha të tjera, në mënyrë që perovskiti në hapësirën pa mjedis pa ujë dhe oksigjen të luajë një rol maksimal”.Luo Jingshan është i sigurt për të ardhmen e perovskitit.
Koha e postimit: Prill-15-2023