Industria fotovoltaikoan, perovskita eskari handia izan da azken urteotan. Eguzki-zelulen arloan "gogokoena" izatearen arrazoia bere baldintza bereziengatik da. Kaltzio titanio mineralak propietate fotovoltaiko bikain asko ditu, prestaketa prozesu sinplea eta lehengai sorta zabala eta eduki ugaria. Horrez gain, perovskita lurreko zentraletan, hegazkinean, eraikuntzan, energia sortzeko gailu eramangarrietan eta beste hainbat esparrutan ere erabil daiteke.
Martxoaren 21ean, Ningde Times-ek "kaltzio titanite eguzki-zelularen eta bere prestatzeko metodoa eta potentzia-gailuaren" patentea eskatu zuen. Azken urteotan, barne politika eta neurrien laguntzarekin, aurrerapauso handiak eman ditu kaltzio-titanio mineralaren industriak, kaltzio-titanio mineralaren eguzki-zelulek ordezkatuta. Beraz, zer da perovskita? Nolakoa da perovskitaren industrializazioa? Zein erronkari aurre egiten ari dira oraindik? Zientzia eta Teknologia Eguneko kazetariak aditu garrantzitsuak elkarrizketatu zituen.
Perovskita ez da ez kaltzioa ez titanioa.
Perovskita izenekoak ez dira ez kaltzioa ez titanioa, kristal-egitura bera duten "oxido zeramikazko" klase baterako termino generikoa baizik, ABX3 formula molekularra duena. A "erradio handiko katioia" esan nahi du, B "metal katioia" eta X "halogeno anioia". A "erradio handiko katioia" esan nahi du, B "metal katioia" eta X "halogeno anioia". Hiru ioi hauek propietate fisiko harrigarri asko izan ditzakete elementu ezberdinen antolaketaren bidez edo haien arteko distantzia egokituz, isolamendua, ferroelektrizitatea, antiferromagnetismoa, efektu magnetiko erraldoia, etab.
"Materialaren oinarrizko konposizioaren arabera, perovskitak hiru kategoriatan bana daitezke gutxi gorabehera: metal oxido perovskita konplexuak, perovskita hibrido organikoak eta perovskita halogenatu inorganikoak". Luo Jingshan, Nankai Unibertsitateko Informazio Elektronikoko eta Ingeniaritza Optikoko Eskolako irakasleak, gaur egun fotovoltaikoetan erabiltzen diren kaltzio titaniteak azken biak izan ohi dira.
perovskita alor askotan erabil daiteke, hala nola lurreko zentraletan, aeroespazialean, eraikuntzan eta energia sortzeko gailu eramangarrietan. Horien artean, eremu fotovoltaikoa da perovskitaren aplikazio eremu nagusia. Kaltzio titanitezko egiturak oso diseinagarriak dira eta errendimendu fotovoltaiko oso ona dute, azken urteotan eremu fotovoltaikoko ikerketa-norabide ezaguna dena.
Perovskitaren industrializazioa azkartzen ari da, eta etxeko enpresak diseinurako lehian ari dira. Jakinarazi dutenez, Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd-ek bidalitako kaltzio-titaniozko mea-moduluen lehen 5.000 piezak; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. munduko 150 MW kaltzio titaniozko mineral laminatuzko linea pilotu handienaren eraikuntza ere bizkortzen ari da; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 MW kaltzio-titanio mineraleko modulu fotovoltaikoko produkzio-lerroa 2022ko abenduan amaitu eta martxan jarri da, eta urteko irteeraren balioa 300 milioi yuan izatera irits daiteke produkziora iritsi ondoren.
Kaltzio titanio mineralak abantaila nabariak ditu industria fotovoltaikoan
Industria fotovoltaikoan, perovskita eskari handia izan da azken urteotan. Eguzki-zelulen arloan "gogokoena" izatearen arrazoia bere baldintza bereziengatik da.
“Lehenik eta behin, perovskitak propietate optoelektroniko bikain ugari ditu, hala nola banda-hutsune erregulagarria, xurgapen koefiziente handia, kitzitoi lotze-energia baxua, garraiolarien mugikortasun handia, akatsen tolerantzia handia, etab.; bigarrenik, perovskita prestatzeko prozesua sinplea da eta zeharrargitasuna, ultra-argitasuna, ultra-argaltasuna, malgutasuna, eta abar lor ditzake. Azkenik, perovskitaren lehengaiak oso eskuragarri eta ugariak dira». Luo Jingshan aurkeztu zuen. Eta perovskita prestatzeak lehengaien purutasun nahiko baxua ere eskatzen du.
Gaur egun, PV eremuak silizioan oinarritutako eguzki-zelula ugari erabiltzen ditu, silizio monokristalino, silizio polikristalino eta silizio amorfo eguzki-zeluletan banatu daitezkeenak. Silizio kristalinoko zelulen bihurtze fotoelektriko polo teorikoa % 29,4koa da, eta egungo laborategiko ingurunea gehienez ere % 26,7ra irits daiteke, hau da, konbertsioaren sabaitik oso gertu dagoena; aurreikusten da hobekuntza teknologikoaren irabazi marjinala ere gero eta txikiagoa izango dela. Aitzitik, perovskita-zelulen bihurtze-eraginkortasun fotovoltaikoak % 33ko polo balio teoriko handiagoa du, eta bi perovskita-zelula elkarrekin gora eta behera pilatzen badira, bihurtze-eraginkortasun teorikoa % 45era irits daiteke.
“Eraginkortasunaz” gain, beste faktore garrantzitsu bat “kostua” da. Esate baterako, film meheko baterien lehen belaunaldiaren kostua jaitsi ezin den arrazoia da lurrean elementu arraroak diren kadmio eta galio erreserbak txikiegiak direla eta, ondorioz, industria zenbat eta garatuagoa izan. hau da, zenbat eta eskaria handiagoa izan, orduan eta handiagoa da ekoizpen kostua, eta inoiz ezin izan da produktu nagusi bihurtu. Perovskitaren lehengaiak kantitate handietan banatzen dira lurrean, eta prezioa ere oso merkea da.
Horrez gain, kaltzio-titanio mineralaren estalduraren lodiera kaltzio-titanio mineralaren baterien lodiera ehunka nanometro baino ez da, siliziozko obleenaren 1/500en ingurukoa, eta horrek esan nahi du materialaren eskaria oso txikia dela. Esaterako, silizio kristalinoko zeluletarako gaur egungo materialaren eskaera globala 500.000 tona ingurukoa da urtean, eta horiek guztiak perovskita zelulekin ordezkatzen badira, 1.000 tona inguru perovskita baino ez dira beharko.
Fabrikazio-kostuei dagokienez, silizio kristalinozko zelulek silizioa % 99,9999ra arte arazteko behar dute, beraz, silizioa 1400 gradu Celsius-ra berotu behar da, likidotan urtu, haga biribiletan eta xerretan marraztu eta gero zeluletan muntatu, gutxienez lau lantegi eta birekin. hiru egun artean, eta energia-kontsumo handiagoa. Aitzitik, perovskita-zelulak ekoizteko, perovskita-oinarrizko likidoa substratuari aplikatzea eta gero kristalizazioa itxaron behar da. Prozesu osoak beira, itsasgarri filma, perovskita eta material kimikoak bakarrik hartzen ditu parte, eta fabrika batean osa daiteke, eta prozesu guztiak 45 minutu inguru behar ditu.
"Perovskitatik prestatutako eguzki-zelulek bihurtze fotoelektrikoaren eraginkortasun bikaina dute, fase honetan % 25,7ra iritsi dena, eta etorkizunean silizioan oinarritutako eguzki-zelulak ordezkatu ditzakete merkataritza nagusi bihurtzeko". esan zuen Luo Jingshanek.
Industrializazioa sustatzeko hiru arazo nagusi konpondu behar dira
Kalkozitaren industrializazioan aurrera egiteko, jendeak oraindik 3 arazo konpondu behar ditu, hots, kalkozitaren epe luzerako egonkortasuna, eremu handien prestaketa eta berunaren toxikotasuna.
Lehenik eta behin, perovskita oso sentikorra da ingurunearekiko, eta tenperatura, hezetasuna, argia eta zirkuituaren karga bezalako faktoreek perovskita deskonposatzea eta zelulen eraginkortasuna murriztea ekar dezakete. Gaur egun, laborategiko perovskita modulu gehienek ez dute produktu fotovoltaikoen IEC 61215 nazioarteko estandarra betetzen, ezta silizioko eguzki-zelulen 10-20 urteko bizitzara iristen ere, beraz, perovskitaren kostua oraindik ez da onuragarria eremu fotovoltaiko tradizionalean. Gainera, perovskitaren eta bere gailuen degradazio-mekanismoa oso konplexua da, eta ez dago prozesuaren ulermen oso argirik eremuan, ezta estandar kuantitatibo bateratu bat ere, egonkortasunaren ikerketarako kaltegarria dena.
Beste kontu handi bat da nola prestatu eskala handian. Gaur egun, laborategian gailuen optimizazio-azterketak egiten direnean, erabilitako gailuen argi-eremu eraginkorra 1 cm2 baino txikiagoa izan ohi da, eta eskala handiko osagaien aplikazio komertzialaren faseari dagokionez, laborategian prestatzeko metodoak hobetu behar dira. edo ordezkatu. Eremu handiko perovskita filmak prestatzeko gaur egun aplika daitezkeen metodo nagusiak disoluzio metodoa eta hutsean lurruntzeko metodoa dira. Disoluzio metodoan, disoluzio aitzindariaren kontzentrazio eta proportzioak, disolbatzaile motak eta biltegiratze denborak eragin handia dute perovskita filmen kalitatean. Hutsean lurruntzeko metodoak kalitate oneko eta perovskita filmen deposizio kontrolagarria prestatzen du, baina berriro zaila da aitzindarien eta substratuen arteko kontaktu ona lortzea. Horrez gain, perovskita gailuaren karga garraiatzeko geruza eremu handi batean ere prestatu behar denez, geruza bakoitzaren etengabeko depositua duen produkzio-lerro bat ezarri behar da industria-ekoizpenean. Orokorrean, perovskita film meheen eremu handien prestatzeko prozesuak oraindik optimizazio gehiago behar du.
Azkenik, berunaren toxikotasuna ere kezkagarria da. Egungo eraginkortasun handiko perovskita gailuen zahartze-prozesuan, perovskita deskonposatuko da berun-ioi askeak eta berun monomeroak ekoizteko, eta osasunerako arriskutsuak izango dira giza gorputzean sartzen direnean.
Luo Jingshanek uste du egonkortasuna bezalako arazoak gailuen paketearekin konpon daitezkeela. "Etorkizunean, bi arazo hauek konpontzen badira, prestaketa prozesu heldu bat ere badago, perovskita gailuak beira zeharrargi bihur ditzakete edo eraikinen gainazalean egin ditzakete eraikin fotovoltaikoen integrazioa lortzeko, edo gailu tolesgarri malguetan egin daitezke aeroespazialerako eta beste eremu batzuk, perovskita espazioan urik eta oxigeno ingurunerik gabe gehieneko papera bete dezan”. Luo Jingshan ziur dago perovskitaren etorkizunaz.
Argitalpenaren ordua: 2023-04-15