Дар саноати фотоэлектрикӣ перовскит дар солҳои охир талабот зиёд буд. Сабаби ҳамчун «дӯстдошта» дар соҳаи батареяҳои офтобӣ пайдо шудани он ба шароити беназири он вобаста аст. Маъдани титани калсий дорои хосиятҳои аълои фотоэлектрикӣ, раванди омодасозии оддӣ ва доираи васеи ашёи хом ва мундариҷаи фаровон мебошад. Илова бар ин, перовскит инчунин метавонад дар нерӯгоҳҳои барқии заминӣ, авиатсия, сохтмон, дастгоҳҳои тавлиди нерӯи барқ ва бисёр дигар соҳаҳо истифода шавад.
Рӯзи 21 март, Ningde Times барои патенти "ҳуҷайраҳои офтобии калсий титанит ва усули тайёр кардани он ва дастгоҳи барқ" муроҷиат кард. Дар солхои охир бо дастгирии сиёсат ва тадбирхои дохилй саноати маъдани кальций-титан, ки бо батареяхои офтобии калсий-титан ифода ёфтааст, ба муваффакиятхои калон ноил гардид. Пас перовскит чист? Индустрикунонии перовскит чй тавр аст? Кадом мушкилот ҳоло ҳам рӯ ба рӯ мешаванд? Хабарнигори Science and Technology Daily бо коршиносони дахлдор мусоҳиба кард.
Перовскит на калсий асту на титан.
Ба истилоҳ перовскитҳо на калсий ва на титан, балки истилоҳи умумӣ барои синфи "оксидҳои сафолӣ" бо сохтори якхелаи кристалл бо формулаи молекулавии ABX3 мебошанд. A барои "катион радиуси калон", B барои "катиони металлӣ" ва X барои "аниони галоген" мебошанд. A маънои "катион радиуси калон", B барои "катиони металлӣ" ва X барои "аниони галоген" мебошанд. Ин се ион метавонанд тавассути ҷойгиркунии унсурҳои гуногун ё танзими масофаи байни онҳо, аз ҷумла изолятсия, ферроэлектрикӣ, антиферромагнетизм, эффекти бузурги магнитӣ ва ғайраҳо бисёр хосиятҳои физикии аҷибро нишон диҳанд.
"Аз рӯи таркиби элементҳои мавод, перовскитҳоро тақрибан ба се категория тақсим кардан мумкин аст: перовскитҳои мураккаби оксиди металлӣ, перовскитҳои гибридии органикӣ ва перовскитҳои галогеншудаи ғайриорганикӣ." Луо Ҷингшан, профессори Мактаби иттилооти электронӣ ва муҳандисии оптикии Донишгоҳи Нанкай муаррифӣ кард, ки титанитҳои калсий, ки ҳоло дар фотоэлектрикҳо истифода мешаванд, одатан дуи охирин мебошанд.
перовскит метавонад дар бисёр соҳаҳо, аз қабили нерӯгоҳҳои барқии заминӣ, аэрокосмикӣ, сохтмон ва дастгоҳҳои тавлиди қувваи пӯшида истифода шавад. Дар байни онҳо майдони фотоэлектрикӣ соҳаи асосии татбиқи перовскит мебошад. Сохторҳои титанити калсий хеле тарҳрезӣ мешаванд ва дорои нишондиҳандаҳои хуби фотоэлектрикӣ мебошанд, ки дар солҳои охир як самти маъмули тадқиқотӣ дар соҳаи фотоэлектрикӣ мебошад.
Индустрикунонии перовскит суръат мегирад, корхонахои ватанй барои тартиб додани лоиха мусобика мекунанд. Хабар дода мешавад, ки аввалин 5000 дона модули маъдани титани калсий аз Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd фиристода шудааст; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd инчунин сохтмони калонтарин хатти пилотӣ дар ҷаҳон бо иқтидори 150 МВт пурраи маъдани титани калтсийро суръат мебахшад; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 МВт хатти истеҳсоли модули фотоэлектрикӣ аз маъдани калсий-титанӣ дар моҳи декабри соли 2022 ба итмом расида, ба истифода дода шуд ва арзиши солонаи истеҳсолот пас аз расидан ба истеҳсол метавонад ба 300 миллион юан расонад.
Маъдани титани калсий дар саноати фотоэлектрик бартарихои намоён дорад
Дар саноати фотоэлектрикӣ перовскит дар солҳои охир талабот зиёд буд. Сабаби ҳамчун "дӯстдошта" дар соҳаи ҳуҷайраҳои офтобӣ пайдо шудани он ба шароити беназири худ вобаста аст.
«Аввал, перовскит дорои хосиятҳои сершумори аълои оптоэлектронӣ мебошад, аз қабили фосилаи банд танзимшаванда, коэффисиенти баланди азхудкунӣ, энергияи ҳатмии экзитони паст, ҳаракатнокии баланди интиқолдиҳанда, таҳаммулпазирии баланди камбудиҳо ва ғайра; дуюм, процесси тайёр кардани перовскит оддй буда, ба шаффофият, ультра сабукй, ультра тунукй, чандилй ва гайра ноил шуда метавонад. Нихоят, ашьёи хоми перовскит ба таври васеъ дастрас ва фаровон аст». Луо Цзиншан муаррифӣ кард. Ва тайёр кардани перовскит низ тозагии нисбатан пасти ашьёи хомро талаб мекунад.
Дар айни замон, майдони PV миқдори зиёди ҳуҷайраҳои офтобии кремнийро истифода мебарад, ки онҳоро ба кремнийи монокристаллӣ, кремнийи поликристаллӣ ва ҳуҷайраҳои офтобии кремнийи аморфӣ тақсим кардан мумкин аст. Қутби назариявии табдили фотоэлектрикии ҳуҷайраҳои кремнийи кристаллӣ 29,4% аст ва муҳити ҳозираи лаборатория метавонад ба ҳадди аксар ба 26,7% мерасад, ки ин ба шифти табдилдиҳӣ хеле наздик аст; Пешбинй кардан мумкин аст, ки фоидаи ночизи такмили технологй низ камтар ва камтар мешавад. Баръакси ин, самаранокии табдилдиҳии фотоэлектрикҳои ҳуҷайраҳои перовскит арзиши қутби назариявии баландтари 33% дорад ва агар ду ҳуҷайраи перовскит ба боло ва поён якҷоя карда шаванд, самаранокии табдилдиҳии назариявӣ метавонад ба 45% мерасад.
Ба гайр аз «самаранокй» омили дигари мухим «арзиш» мебошад. Масалан, сабаби арзон нашудани арзиши аккумуляторхои тунуки насли якум дар он аст, ки захираи кадмий ва галий, ки элементхои нодири руи замин мебошанд, хеле кам буда, дар натича саноат хар кадар тараккй мекунад. аст, ки талабот хар кадар зиёд бошад, арзиши аслии махсулот хамон кадар баланд мешавад ва он хеч гох ба махсулоти асосй табдил ёфта натавонист. Ашьёи хоми перовскит дар руи замин ба микдори зиёд пахн карда мешавад ва нархаш хам хеле арзон аст.
Гайр аз ин, гафсии руйпуши калсий-титанй барои батареяхои маъдани калсий-титан хамагй чандсад нанометр, такрибан 1/500 хиссаи пластинкахои кремнийро ташкил медихад, ки ин чунин маъно дорад, ки талабот ба материал хеле кам аст. Масалан, талаботи хозираи чахон ба масолехи кремний барои элементхои кремнийи кристалл дар як сол кариб 500 хазор тоннаро ташкил медихад ва агар хамаи онхо бо ячейкахои перовскит иваз карда шаванд, танхо кариб 1000 тонна перовскит лозим мешавад.
Дар робита ба хароҷоти истеҳсолӣ, ҳуҷайраҳои кремнийи кристаллӣ то 99,9999% тозакунии кремнийро талаб мекунанд, аз ин рӯ кремний бояд то 1400 дараҷа гарм карда шавад, ба моеъ гудохта шавад, ба чубҳо ва буридаҳои мудаввар кашида шавад ва сипас ба ҳуҷайраҳо, ки ҳадди аққал чаҳор корхона ва ду корхона дорад, ҷамъ карда шавад. то се рӯз дар байни, ва истеъмоли нерӯи барқ бештар. Баръакс, барои истеҳсоли ҳуҷайраҳои перовскит танҳо моеъи перовскитро ба субстрат молидан лозим аст ва сипас кристаллизатсияро интизор шавед. Тамоми раванд танҳо шиша, плёнкаи илтиёмӣ, перовскит ва маводи кимиёвиро дар бар мегирад ва онро дар як корхона анҷом додан мумкин аст ва тамоми раванд танҳо тақрибан 45 дақиқа мегирад.
"Хуҷайраҳои офтобии аз перовскит омодашуда дорои самаранокии аълои табдили фотоэлектрикӣ мебошанд, ки дар ин марҳила ба 25,7% расидааст ва метавонанд дар оянда ҳуҷайраҳои офтобии анъанавии кремнийро иваз кунанд, то ба ҷараёни асосии тиҷорат табдил ёбанд." Луо Цзиншан гуфт.
Се проблемам асосй мавчуданд, ки барои пеш бурдани индустрикунонй бояд хал карда шаванд
Дар пешрафти индустрикунонии халькоцит, одамон бояд 3 масъала, яъне устувории дарозмуддати халькоцит, тайёр кардани майдони калон ва заҳролуд будани сурбро ҳал кунанд.
Аввалан, перовскит ба муҳити зист хеле ҳассос аст ва омилҳое ба монанди ҳарорат, намӣ, рӯшноӣ ва сарбории схема метавонад ба таҷзияи перовскит ва коҳиши самаранокии ҳуҷайра оварда расонад. Дар айни замон аксари модулҳои перовскитҳои лабораторӣ ба стандарти байналмилалии IEC 61215 барои маҳсулоти фотоэлектрикӣ мувофиқат намекунанд ва ба мӯҳлати 10-20 соли ҳуҷайраҳои офтобии кремний намерасанд, аз ин рӯ арзиши перовскит дар соҳаи анъанавии фотоэлектрикӣ то ҳол фоидаовар нест. Илова бар ин, механизми деградатсияи перовскит ва дастгоҳҳои он хеле мураккаб аст ва дар ин соҳа фаҳмиши хеле дақиқ вуҷуд надорад, стандарти ягонаи миқдорӣ вуҷуд надорад, ки ба таҳқиқоти устуворӣ зарар мерасонад.
Масъалаи дигари асосй ин аст, ки чй тавр дар микьёси калон тайёр кардани онхо. Дар айни замон, вақте ки таҳқиқоти оптимизатсияи дастгоҳ дар лаборатория гузаронида мешаванд, майдони нури самараноки дастгоҳҳои истифодашаванда одатан камтар аз 1 см2 аст ва вақте ки сухан дар бораи марҳилаи истифодаи тиҷоратии ҷузъҳои калонҳаҷм меравад, усулҳои омодасозии лаборатория бояд такмил дода шаванд. ё иваз карда мешавад. Усулҳои асосии дар айни замон тайёр кардани плёнкаҳои перовскитӣ васеъ истифодашаванда усули маҳлул ва усули бухоркунии вакуумӣ мебошанд. Дар усули махлул ба сифати плёнкахои перовскит концентрация ва таносуби махлули прекурсор, навъи халкунанда ва мухлати нигох доштан таъсири калон мерасонад. Усули бухоркунии вакуумӣ таҳшиншавии хуб ва назоратшавандаи плёнкаҳои перовскитро омода мекунад, аммо ба даст овардани алоқаи хуби байни прекурсорҳо ва субстратҳо боз душвор аст. Гайр аз ин, азбаски кабати боркашонии аппарати перовскитро низ дар майдони калон тайёр кардан лозим аст, дар истехсолоти саноатй хатти истехсоли бо пошидани пай дар пай хар як кабат барпо кардан лозим аст. Умуман, раванди тайёр кардани плёнкаҳои тунуки перовскит дар майдони васеъ ҳоло ҳам ба оптимизатсияи минбаъда ниёз дорад.
Ниҳоят, заҳролудшавии сурб низ як масъалаи ташвишовар аст. Дар ҷараёни пиршавии дастгоҳҳои перовскитҳои сермаънои кунунӣ, перовскит барои тавлиди ионҳои сурб ва мономерҳои сурб таҷзия мешавад, ки ҳангоми ворид шудан ба бадани инсон барои саломатӣ хатарнок хоҳад буд.
Луо Ҷингшан муътақид аст, ки мушкилоте ба мисли суботро метавон тавассути бастабандии дастгоҳ ҳал кард. "Агар дар оянда ин ду мушкилот ҳал карда шаванд, раванди омодасозии пухта низ вуҷуд дорад, инчунин метавонад дастгоҳҳои перовскитро ба шишаи шаффоф созад ё дар рӯи биноҳо барои ноил шудан ба ҳамгироии биноҳои фотоэлектрикӣ кор кунад ё ба дастгоҳҳои фасеҳи қатшаванда барои аэрокосмикӣ ва кайҳонӣ сохта шавад. майдонхои дигар, то ки перовскит дар фазо бе об ва мухити кислород роли максималй бозад». Луо Ҷингшан ба ояндаи перовскит боварӣ дорад.
Вақти фиристодан: апрел-15-2023