Katika sekta ya photovoltaic, perovskite imekuwa katika mahitaji ya moto katika miaka ya hivi karibuni. Sababu ambayo imeibuka kuwa "kipendwa" katika uwanja wa seli za jua ni kwa sababu ya hali yake ya kipekee. Ore ya titani ya kalsiamu ina mali nyingi bora za photovoltaic, mchakato rahisi wa maandalizi, na aina mbalimbali za malighafi na maudhui mengi. Kwa kuongeza, perovskite pia inaweza kutumika katika mimea ya nguvu ya ardhi, anga, ujenzi, vifaa vya kuzalisha umeme vinavyovaa na nyanja nyingine nyingi.
Mnamo Machi 21, Ningde Times iliomba hati miliki ya "seli ya jua ya titanite ya kalsiamu na njia yake ya utayarishaji na kifaa cha nguvu". Katika miaka ya hivi karibuni, kwa msaada wa sera na hatua za ndani, tasnia ya madini ya kalsiamu-titani, inayowakilishwa na seli za jua za ore ya kalsiamu-titanium, imepiga hatua kubwa. Kwa hivyo perovskite ni nini? Je! ni jinsi gani ukuaji wa viwanda wa perovskite? Changamoto zipi bado zinaendelea? Mwandishi wa gazeti la Sayansi na Teknolojia Daily aliwahoji wataalamu husika.
Perovskite sio kalsiamu wala titani.
Kinachojulikana kama perovskites sio kalsiamu wala titani, lakini neno la kawaida kwa darasa la "oksidi za kauri" na muundo sawa wa kioo, na formula ya molekuli ABX3. A inasimama kwa "mtandao wa radius kubwa", B kwa "kuunganisha chuma" na X kwa "anion halogen". A inasimama kwa "mkondo wa radius kubwa", B inawakilisha "mkondo wa chuma" na X inasimamia "anion halogen". Ioni hizi tatu zinaweza kuonyesha sifa nyingi za ajabu za kimwili kupitia mpangilio wa vipengele tofauti au kwa kurekebisha umbali kati yao, ikiwa ni pamoja na lakini sio mdogo kwa insulation, ferroelectricity, antiferromagnetism, athari kubwa ya magnetic, nk.
"Kulingana na muundo wa nyenzo, perovskites inaweza kugawanywa katika vikundi vitatu: perovskites ya oksidi ya chuma ngumu, perovskites ya mseto wa kikaboni, na perovskites za halojeni zisizo za kawaida." Luo Jingshan, profesa katika Shule ya Habari za Kielektroniki na Uhandisi wa Macho ya Chuo Kikuu cha Nankai, alifahamisha kuwa titani za kalsiamu zinazotumika sasa katika voltaiki kwa kawaida ni mbili za mwisho.
perovskite inaweza kutumika katika nyanja nyingi kama vile mitambo ya umeme wa nchi kavu, anga, ujenzi, na vifaa vya kuzalisha umeme vinavyoweza kuvaliwa. Miongoni mwao, uwanja wa photovoltaic ni eneo kuu la maombi ya perovskite. Miundo ya titani ya kalsiamu ina muundo wa hali ya juu na ina utendakazi mzuri sana wa photovoltaic, ambao ni mwelekeo maarufu wa utafiti katika uwanja wa photovoltaic katika miaka ya hivi karibuni.
Ukuaji wa viwanda wa perovskite unakua kwa kasi, na biashara za ndani zinashindana kwa mpangilio. Inaripotiwa kwamba vipande 5,000 vya kwanza vya moduli za madini ya titanium ya kalsiamu zilisafirishwa kutoka Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. pia inaharakisha ujenzi wa laini kubwa zaidi duniani ya 150 MW ya kalsiamu kamili ya majaribio ya madini ya titanium; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. Laini ya uzalishaji wa moduli ya madini ya calcium-titanium ya MW 150 imekamilika na kuanza kutumika Desemba 2022, na thamani ya pato la mwaka inaweza kufikia yuan milioni 300 baada ya kufikia uzalishaji.
Ore ya titani ya kalsiamu ina faida dhahiri katika tasnia ya photovoltaic
Katika sekta ya photovoltaic, perovskite imekuwa katika mahitaji ya moto katika miaka ya hivi karibuni. Sababu kwa nini imeibuka kuwa "kipendwa" katika uwanja wa seli za jua ni kwa sababu ya hali yake ya kipekee.
"Kwanza, perovskite ina sifa nyingi bora za optoelectronic, kama vile pengo la bendi linaloweza kubadilishwa, mgawo wa juu wa kunyonya, nishati ya chini ya msisimko, uhamaji wa juu wa carrier, uvumilivu wa juu wa kasoro, nk; pili, mchakato wa utayarishaji wa perovskite ni rahisi na unaweza kufikia uwazi, wepesi zaidi, wembamba wa hali ya juu, unyumbulifu, n.k. Hatimaye, malighafi ya perovskite inapatikana kwa wingi na kwa wingi.” Luo Jingshan alitambulishwa. Na maandalizi ya perovskite pia inahitaji usafi wa chini wa malighafi.
Kwa sasa, uwanja wa PV hutumia idadi kubwa ya seli za jua zenye msingi wa silicon, ambazo zinaweza kugawanywa katika silicon ya monocrystalline, silicon ya polycrystalline, na seli za jua za amofasi za silicon. Nguzo ya uongofu ya picha ya picha ya seli za silicon ya fuwele ni 29.4%, na mazingira ya sasa ya maabara yanaweza kufikia kiwango cha juu cha 26.7%, ambayo ni karibu sana na dari ya uongofu; inaonekana kwamba faida ya kando ya uboreshaji wa teknolojia pia itakuwa ndogo na ndogo. Kinyume chake, ufanisi wa ubadilishaji wa photovoltaic wa seli za perovskite una thamani ya juu ya kinadharia ya pole ya 33%, na ikiwa seli mbili za perovskite zimewekwa juu na chini pamoja, ufanisi wa uongofu wa kinadharia unaweza kufikia 45%.
Mbali na "ufanisi", jambo lingine muhimu ni "gharama". Kwa mfano, sababu kwa nini gharama ya kizazi cha kwanza cha betri nyembamba za filamu haziwezi kushuka ni kwamba akiba ya cadmium na gallium, ambayo ni vitu adimu duniani, ni ndogo sana, na kwa sababu hiyo, tasnia inakua zaidi. ni, jinsi mahitaji yanavyokuwa makubwa, ndivyo gharama ya uzalishaji inavyopanda, na haijawahi kuwa bidhaa ya kawaida. Malighafi ya perovskite yanasambazwa kwa kiasi kikubwa duniani, na bei pia ni nafuu sana.
Kwa kuongezea, unene wa mipako ya ore ya kalsiamu-titani kwa betri za madini ya kalsiamu-titani ni nanomita mia chache tu, karibu 1/500 ya ile ya kaki za silicon, ambayo ina maana kwamba mahitaji ya nyenzo ni ndogo sana. Kwa mfano, mahitaji ya sasa ya kimataifa ya nyenzo za silicon kwa seli za silicon za fuwele ni takriban tani 500,000 kwa mwaka, na ikiwa zote zitabadilishwa na seli za perovskite, takriban tani 1,000 tu za perovskite zitahitajika.
Kwa upande wa gharama za utengenezaji, seli za silicon za fuwele zinahitaji utakaso wa silicon hadi 99.9999%, kwa hivyo silicon lazima iwekwe moto hadi nyuzi 1400, kuyeyushwa kuwa kioevu, kuvutwa kwenye vijiti vya pande zote na vipande, na kisha kukusanywa ndani ya seli, na angalau viwanda vinne na viwili. hadi siku tatu kati, na matumizi makubwa ya nishati. Kwa kulinganisha, kwa ajili ya uzalishaji wa seli za perovskite, ni muhimu tu kutumia kioevu cha msingi cha perovskite kwenye substrate na kisha kusubiri fuwele. Mchakato wote unahusisha tu kioo, filamu ya wambiso, perovskite na vifaa vya kemikali, na inaweza kukamilika katika kiwanda kimoja, na mchakato mzima unachukua muda wa dakika 45 tu.
"Seli za jua zilizotayarishwa kutoka kwa perovskite zina ufanisi bora wa ubadilishaji wa picha, ambao umefikia 25.7% katika hatua hii, na unaweza kuchukua nafasi ya seli za jua zenye msingi wa silicon katika siku zijazo kuwa mkondo wa kibiashara." Luo Jingshan alisema.
Kuna matatizo makubwa matatu yanayohitaji kutatuliwa ili kukuza uchumi wa viwanda
Katika kuendeleza viwanda vya chalcocite, watu bado wanahitaji kutatua matatizo 3, yaani utulivu wa muda mrefu wa chalcocite, maandalizi ya eneo kubwa na sumu ya risasi.
Kwanza, perovskite ni nyeti sana kwa mazingira, na mambo kama vile joto, unyevu, mwanga, na mzigo wa mzunguko unaweza kusababisha mtengano wa perovskite na kupunguza ufanisi wa seli. Hivi sasa moduli nyingi za maabara za perovskite hazifikii kiwango cha kimataifa cha IEC 61215 kwa bidhaa za photovoltaic, wala hazifikii maisha ya miaka 10-20 ya seli za jua za silicon, hivyo gharama ya perovskite bado haina faida katika uwanja wa jadi wa photovoltaic. Kwa kuongeza, utaratibu wa uharibifu wa perovskite na vifaa vyake ni ngumu sana, na hakuna ufahamu wazi sana wa mchakato katika shamba, wala hakuna kiwango cha umoja cha kiasi, ambacho kinadhuru kwa utafiti wa utulivu.
Suala jingine kuu ni jinsi ya kuwatayarisha kwa kiwango kikubwa. Hivi sasa, wakati tafiti za uboreshaji wa kifaa zinafanywa katika maabara, eneo la mwanga linalofaa la vifaa vinavyotumiwa kawaida ni chini ya 1 cm2, na inapokuja hatua ya matumizi ya kibiashara ya vipengele vikubwa, mbinu za maandalizi ya maabara zinahitaji kuboreshwa. au kubadilishwa. Njia kuu zinazotumika sasa kwa utayarishaji wa filamu za eneo kubwa la perovskite ni njia ya suluhisho na njia ya uvukizi wa utupu. Katika njia ya ufumbuzi, mkusanyiko na uwiano wa ufumbuzi wa mtangulizi, aina ya kutengenezea, na wakati wa kuhifadhi una athari kubwa juu ya ubora wa filamu za perovskite. Njia ya uvukizi wa utupu huandaa ubora mzuri na utuaji unaoweza kudhibitiwa wa filamu za perovskite, lakini ni ngumu tena kufikia mawasiliano mazuri kati ya watangulizi na substrates. Kwa kuongeza, kwa sababu safu ya usafiri wa malipo ya kifaa cha perovskite pia inahitaji kutayarishwa katika eneo kubwa, mstari wa uzalishaji na uwekaji unaoendelea wa kila safu unahitaji kuanzishwa katika uzalishaji wa viwanda. Kwa ujumla, mchakato wa utayarishaji wa eneo kubwa la filamu nyembamba za perovskite bado unahitaji uboreshaji zaidi.
Hatimaye, sumu ya risasi pia ni suala la wasiwasi. Wakati wa mchakato wa kuzeeka wa vifaa vya sasa vya ufanisi wa perovskite, perovskite itatengana ili kuzalisha ions za risasi za bure na monomers za kuongoza, ambazo zitakuwa na hatari kwa afya mara tu zinapoingia kwenye mwili wa binadamu.
Luo Jingshan anaamini kwamba matatizo kama vile uthabiti yanaweza kutatuliwa kwa ufungaji wa kifaa. "Ikiwa katika siku zijazo, matatizo haya mawili yanatatuliwa, pia kuna mchakato wa maandalizi ya kukomaa, inaweza pia kufanya vifaa vya perovskite kwenye kioo cha translucent au kufanya juu ya uso wa majengo ili kufikia ushirikiano wa jengo la photovoltaic, au kufanywa katika vifaa vinavyoweza kukunjwa kwa ajili ya anga na. nyanja zingine, ili perovskite angani bila maji na mazingira ya oksijeni kuchukua jukumu kubwa. Luo Jingshan ana uhakika kuhusu mustakabali wa perovskite.
Muda wa kutuma: Apr-15-2023