Фотоволтайкийн салбарт перовскит сүүлийн жилүүдэд маш их эрэлт хэрэгцээтэй байгаа.Нарны зайн салбарт “дуртай” болсон шалтгаан нь өвөрмөц нөхцөлтэй холбоотой юм.Кальцийн титаны хүдэр нь маш сайн фотоволтайк шинж чанартай, энгийн бэлтгэх үйл явц, өргөн хүрээний түүхий эд, элбэг агуулгатай.Нэмж дурдахад перовскитийг газрын цахилгаан станц, нисэх онгоц, барилга, элэгддэг цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмж болон бусад олон салбарт ашиглаж болно.
Гуравдугаар сарын 21-нд Ningde Times сонин "Кальцийн титанит нарны зай ба түүнийг бэлтгэх арга, цахилгаан төхөөрөмж"-ийн патент авах хүсэлт гаргасан.Сүүлийн жилүүдэд дотоодын бодлого, арга хэмжээний дэмжлэгтэйгээр кальци-титаны хүдрийн нарны зайгаар төлөөлүүлсэн кальци-титаны хүдрийн үйлдвэрлэл ихээхэн ахиц дэвшил гаргасан.Тэгэхээр перовскит гэж юу вэ?Перовскитийн үйлдвэржилт ямар байна вэ?Ямар бэрхшээл тулгарсаар байна вэ?Шинжлэх ухаан, технологийн өдрийн сурвалжлагч холбогдох мэргэжилтнүүдээс ярилцлага авлаа.
Перовскит нь кальци ч биш, титан ч биш.
Перовскит гэж нэрлэгддэг эдгээр нь кальци ч биш, титан ч биш, харин ижил талст бүтэцтэй, ABX3 молекулын томьёотой "керамик исэл"-ийн ангиллын ерөнхий нэр томъёо юм.A нь "том радиусын катион", В нь "металл катион", X нь "галоген анион" гэсэн утгатай.A нь "том радиусын катион", В нь "металл катион", X нь "галоген анион" гэсэн утгатай.Эдгээр гурван ион нь янз бүрийн элементүүдийн зохион байгуулалтаар эсвэл тэдгээрийн хоорондох зайг тохируулах замаар олон гайхалтай физик шинж чанаруудыг харуулж чадна, үүнд тусгаарлагч, төмөр цахилгаан, антиферромагнетизм, аварга соронзон нөлөө гэх мэт.
"Материалын элементийн найрлагын дагуу перовскитүүдийг металлын нийлмэл исэл перовскит, органик эрлийз перовскит, органик бус галогенжүүлсэн перовскит гэсэн гурван төрөлд хувааж болно."Нанкай их сургуулийн Цахим мэдээлэл, оптик инженерчлэлийн сургуулийн профессор Луо Жиншан хэлэхдээ, одоо фотоволтайкт ашигладаг кальцийн титанитууд нь ихэвчлэн сүүлийн хоёр байдаг.
перовскитийг хуурай газрын цахилгаан станц, сансар судлал, барилга байгууламж, элэгддэг цахилгаан үйлдвэрлэх төхөөрөмж зэрэг олон салбарт ашиглаж болно.Тэдгээрийн дотроос фотоволтайк талбай нь перовскитийн хэрэглээний гол талбар юм.Кальцийн титанитын бүтэц нь маш сайн дизайнтай, маш сайн фотоволтайк үзүүлэлттэй байдаг нь сүүлийн жилүүдэд фотоволтайкийн чиглэлээр алдартай судалгааны чиглэл юм.
Перовскитийн үйлдвэржилт хурдацтай явагдаж, дотоодын аж ахуйн нэгжүүд зураг төсөл боловсруулахын төлөө өрсөлдөж байна.Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd-ээс ачуулсан эхний 5000 ширхэг кальцийн титаны хүдрийн модулийг;Рэншүо Фотоволтайк (Сужоу) ХХК нь мөн дэлхийн хамгийн том 150 МВт-ын бүрэн кальци титаны хүдрийн давхарласан туршилтын шугамын бүтээн байгуулалтыг хурдасгаж байна;Kunshan GCL Photoelectric Materials ХХК-ийн 150 МВт-ын кальци-титаны хүдрийн фотоволтайк модулийн үйлдвэрлэлийн шугамыг 2022 оны 12-р сард дуусгаж, ашиглалтад оруулсан бөгөөд үйлдвэрлэлийн хэмжээнд хүрсэний дараа жилийн үйлдвэрлэлийн үнэ 300 сая юаньд хүрэх боломжтой.
Кальцийн титаны хүдэр нь фотоволтайкийн салбарт илт давуу талтай
Фотоволтайкийн салбарт перовскит сүүлийн жилүүдэд маш их эрэлт хэрэгцээтэй байгаа.Нарны зайн салбарт “дуртай” болсон шалтгаан нь өөрийн өвөрмөц нөхцөл байдалтай холбоотой.
"Нэгдүгээрт, перовскит нь тохируулгатай зурвасын завсар, өндөр шингээлтийн коэффициент, өдөөгчийг холбох энерги бага, зөөвөрлөгчийн өндөр хөдөлгөөн, согог тэсвэрлэх чадвар гэх мэт олон тооны маш сайн оптоэлектроник шинж чанартай байдаг;Хоёрдугаарт, перовскит бэлтгэх үйл явц нь энгийн бөгөөд тунгалаг, хэт хөнгөн, хэт нимгэн, уян хатан чанар зэрэгт хүрч чаддаг. Эцэст нь перовскит түүхий эд нь өргөн боломжтой, элбэг байдаг."Луо Жиншан танилцуулав.Мөн перовскит бэлтгэх нь түүхий эдийн харьцангуй бага цэвэршилтийг шаарддаг.
Одоогийн байдлаар PV талбарт цахиурт суурилсан олон тооны нарны зайг ашиглаж байгаа бөгөөд тэдгээрийг нэг талст цахиур, поликристалл цахиур, аморф цахиурт нарны зай гэж хувааж болно.Талст цахиурын эсийн онолын фотоэлектрик хувиргах туйл нь 29.4%, одоогийн лабораторийн орчин нь дээд тал нь 26.7% хүрч болох бөгөөд энэ нь хувиргалтын таазанд маш ойрхон байна;Технологийн дэвшлийн ахиу ашиг ч багасч, багасна гэж таамаглаж байна.Үүний эсрэгээр, перовскит эсийн фотоволтайк хувиргах үр ашиг нь онолын туйлын утга нь 33% -иас өндөр байдаг ба хэрэв хоёр перовскит эсийг дээш доош нь давхарлан байрлуулбал онолын хувиргах үр ашиг 45% хүрч чадна.
"Үр ашиг" -аас гадна өөр нэг чухал хүчин зүйл бол "зардал" юм.Тухайлбал, эхний үеийн нимгэн хальсан батерейны үнэ бууж чадахгүй байгаагийн шалтгаан нь дэлхий дээрх ховор элемент болох кадми, галлийн нөөц хэт бага, үүнээс болж үйлдвэрлэл хөгжих тусам Энэ нь эрэлт их байх тусам үйлдвэрлэлийн өртөг өндөр байдаг бөгөөд энэ нь хэзээ ч нийтлэг бүтээгдэхүүн болж чадаагүй юм.Перовскитийн түүхий эд нь дэлхий дээр их хэмжээгээр тархдаг бөгөөд үнэ нь бас маш хямд байдаг.
Түүнчлэн кальци-титаны хүдрийн батерейны кальци-титаны хүдрийн бүрээсний зузаан нь хэдхэн зуун нанометр буюу цахиур ялтсан хавтангийн 1/500 орчим байдаг нь материалын эрэлт маш бага гэсэн үг юм.Тухайлбал, талст цахиур эсэд зориулсан цахиурын материалын өнөөгийн дэлхийн хэрэгцээ жилд 500 мянга орчим тонн байгаа бөгөөд хэрэв бүгдийг нь перовскит эсээр солих юм бол ердөө 1000 орчим тонн перовскит хэрэгтэй болно.
Үйлдвэрлэлийн зардлын хувьд болор цахиур эсүүд нь цахиурыг 99,9999% хүртэл цэвэршүүлэх шаардлагатай байдаг тул цахиурыг 1400 хэм хүртэл халааж, хайлуулж, шингэн болгож, дугуй саваа, зүсмэл хэлбэрээр татаж аваад үүрэнд угсарч, дор хаяж дөрвөн үйлдвэр, хоёр үйлдвэртэй байх ёстой. 3 хоногийн хооронд, мөн илүү их эрчим хүчний зарцуулалт.Үүний эсрэгээр, перовскит эсийг үйлдвэрлэхийн тулд зөвхөн перовскит үндсэн шингэнийг субстрат дээр түрхэж, дараа нь талсжихыг хүлээх хэрэгтэй.Бүх процесс нь зөвхөн шил, наалдамхай хальс, перовскит, химийн материалыг хамардаг бөгөөд нэг үйлдвэрт хийж дуусгах боломжтой бөгөөд бүх процесс ердөө 45 минут болно.
"Перовскитээс бэлтгэсэн нарны зай нь маш сайн фотоэлектрик хувиргах үр ашигтай бөгөөд энэ үе шатанд 25.7% -д хүрсэн бөгөөд ирээдүйд цахиурт суурилсан уламжлалт нарны зайг орлож, арилжааны гол урсгал болж чадна."гэж Луо Жиншан хэлэв.
Үйлдвэржилтийг дэмжихийн тулд гурван том асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай байна
Халькоцитын үйлдвэржилтийг урагшлуулахын тулд хүмүүс халькоцитын урт хугацааны тогтвортой байдал, өргөн талбайг бэлтгэх, хар тугалгын хоруу чанар зэрэг 3 асуудлыг шийдвэрлэх шаардлагатай хэвээр байна.
Нэгдүгээрт, перовскит нь хүрээлэн буй орчинд маш мэдрэмтгий бөгөөд температур, чийгшил, гэрэл, хэлхээний ачаалал зэрэг хүчин зүйлүүд нь перовскитийг задлах, эсийн үр ашгийг бууруулахад хүргэдэг.Одоогоор ихэнх лабораторийн перовскит модулиуд нь фотоволтайк бүтээгдэхүүний олон улсын IEC 61215 стандартыг хангаагүй, цахиурын нарны зайны ашиглалтын хугацаа 10-20 жил хүрэхгүй байгаа тул перовскитийн өртөг нь уламжлалт фотоволтайк салбарт ашиггүй хэвээр байна.Түүнчлэн перовскит болон түүний төхөөрөмжүүдийн задралын механизм нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд энэ салбарт үйл явцын талаар маш тодорхой ойлголт, нэгдсэн тоон стандарт байдаггүй нь тогтвортой байдлын судалгаанд сөргөөр нөлөөлдөг.
Өөр нэг томоохон асуудал бол тэдгээрийг хэрхэн өргөн хүрээнд бэлтгэх вэ гэдэг асуудал юм.Одоогийн байдлаар төхөөрөмжийн оновчлолын судалгааг лабораторид хийж байх үед ашигласан төхөөрөмжүүдийн үр дүнтэй гэрэлтүүлгийн талбай нь ихэвчлэн 1 см2-аас бага байдаг бөгөөд томоохон хэмжээний эд ангиудыг арилжааны хэрэглээний шатанд ирэхэд лабораторийн бэлтгэлийн аргыг сайжруулах шаардлагатай байна. эсвэл сольсон.Том талбайтай перовскит хальс бэлтгэхэд одоо хэрэглэж байгаа гол аргууд нь уусмалын арга ба вакуум ууршуулах арга юм.Уусмалын аргын хувьд прекурсорын уусмалын концентраци ба харьцаа, уусгагчийн төрөл, хадгалах хугацаа нь перовскит хальсны чанарт ихээхэн нөлөөлдөг.Вакуум ууршуулах арга нь перовскит хальсыг сайн чанарын, хяналттай тунадасыг бэлддэг боловч урьдал бодис ба субстратын хооронд сайн холбоо тогтооход дахин хэцүү байдаг.Түүнчлэн перовскит төхөөрөмжийн цэнэгийн тээвэрлэлтийн давхаргыг мөн том талбайд бэлтгэх шаардлагатай байдаг тул үйлдвэрлэлийн үйлдвэрлэлд давхарга бүрийг тасралтгүй тунадаг үйлдвэрлэлийн шугамыг бий болгох шаардлагатай.Ерөнхийдөө перовскит нимгэн хальсыг том талбайд бэлтгэх үйл явцыг цаашид оновчтой болгох шаардлагатай хэвээр байна.
Эцэст нь хар тугалганы хоруу чанар нь бас анхаарал татсан асуудал юм.Одоогийн өндөр үр ашигтай перовскит төхөөрөмжүүдийн хөгшрөлтийн явцад перовскит задарч чөлөөт хар тугалганы ион, хар тугалганы мономер үүсэх ба энэ нь хүний биед нэвтэрсний дараа эрүүл мэндэд аюултай.
Тогтвортой байдал зэрэг асуудлыг төхөөрөмжийн сав баглаа боодолоор шийдэж болно гэж Луо Жиншан үзэж байна.“Хэрэв ирээдүйд энэ хоёр асуудлыг шийдэж чадвал перовскит төхөөрөмжийг тунгалаг шилэн болгох эсвэл барилгын гадаргуу дээр фотоволтайкийн барилга байгууламжийг нэгтгэх, эсвэл сансар огторгуйд зориулсан уян хатан эвхэгддэг төхөөрөмж хийх боломжтой. бусад талбайнууд, ингэснээр ус, хүчилтөрөгчийн орчингүй сансарт перовскит хамгийн их үүрэг гүйцэтгэдэг.Луо Жиншан перовскитийн ирээдүйд итгэлтэй байна.
Шуудангийн цаг: 2023 оны 4-р сарын 15