პეროვსკის დადებითი და უარყოფითი მხარეები მზის უჯრედების პროგრამებისთვის

ფოტომოლტარული ინდუსტრიაში, პეროვსკიტმა ბოლო წლების განმავლობაში ცხელი მოთხოვნა მიიღო. მიზეზი, რის გამოც იგი წარმოიშვა, როგორც "საყვარელი" მზის უჯრედების სფეროში, მისი უნიკალური პირობებით არის განპირობებული. კალციუმის ტიტანის საბადო აქვს მრავალი შესანიშნავი ფოტომოლტარული თვისება, მარტივი მომზადების პროცესი და ნედლეულის ფართო სპექტრი და უხვი შინაარსი. გარდა ამისა, Perovskite ასევე შეიძლება გამოყენებულ იქნას მიწისქვეშა ელექტროსადგურებში, ავიაციაში, მშენებლობაში, ელექტროენერგიის წარმოების მოწყობილობებში და მრავალი სხვა სფეროში.
21 მარტს, Ningde Times– მა მიმართა „კალციუმის ტიტანიტის მზის უჯრედის და მისი მომზადების მეთოდისა და ენერგიის მოწყობილობის პატენტს“. ბოლო წლების განმავლობაში, საშინაო პოლიტიკისა და ზომების მხარდაჭერით, კალციუმის ტიტანიუმის საბადოების ინდუსტრიამ, რომელიც წარმოდგენილია კალციუმის ტიტანიუმის საბადოების მზის უჯრედებით, დიდი ნაბიჯებით გადადგა. რა არის პეროვსკიტი? როგორ ხდება პეროვსკიტის ინდუსტრიალიზაცია? რა გამოწვევების წინაშე დგას? მეცნიერებისა და ტექნოლოგიების ყოველდღიური რეპორტიორი ინტერვიუ გაუწია შესაბამის ექსპერტებს.

პეროვსკიტი არც კალციუმია და არც ტიტანი.

ეგრეთ წოდებული პეროვსკიტები არც კალციუმია და არც ტიტანი, არამედ ზოგადი ტერმინი "კერამიკული ოქსიდების" კლასისთვის, იგივე ბროლის სტრუქტურით, მოლეკულური ფორმულით ABX3. A დგას "დიდი რადიუსის კატიონი", B "ლითონის კატიონი" და X "ჰალოგენური ანიონი". A დგას "დიდი რადიუსის კატიონი", B დგას "ლითონის კატიონი" და X წარმოადგენს "ჰალოგენური ანიონი". ამ სამ იონს შეუძლია მრავალი საოცარი ფიზიკური თვისება გამოავლინოს სხვადასხვა ელემენტების მოწყობის გზით ან მათ შორის მანძილის რეგულირებით, მათ შორის, მაგრამ არ შემოიფარგლება მხოლოდ იზოლაციით, ფეროელექტრიკაციით, ანტიფერომაგნიზმით, გიგანტური მაგნიტური ეფექტით და ა.შ.
”მასალის ელემენტარული შემადგენლობის თანახმად, პეროვსკიტები შეიძლება უხეშად დაიყოს სამ კატეგორიად: კომპლექსური ლითონის ოქსიდი პეროვსკიტები, ორგანული ჰიბრიდული პეროვსკიტები და არაორგანული ჰალოგენირებული პეროვსკიტები.” ლუო ჯინგსჰანმა, ნანკას უნივერსიტეტის ელექტრონული ინფორმაციისა და ოპტიკური ინჟინერიის სკოლის პროფესორმა, გააცნო, რომ კალციუმის ტიტანიტები, რომლებიც ახლა გამოიყენება Photovoltaics– ში, ჩვეულებრივ, ამ უკანასკნელი ორია.
პეროვსკიტის გამოყენება შესაძლებელია ბევრ სფეროში, როგორიცაა ხმელეთის ელექტროსადგურები, საჰაერო სივრცე, მშენებლობა და ელექტროენერგიის წარმოების მოწყობილობები. მათ შორის, Photovoltaic ველი არის პეროვსკიტის მთავარი განაცხადის სფერო. კალციუმის ტიტანიტის სტრუქტურები ძალიან დიზაინირებულია და აქვთ ძალიან კარგი ფოტომოლტარული შესრულება, რაც ბოლო წლების განმავლობაში პოპულარულ კვლევის მიმართულებას წარმოადგენს Photovoltaic სფეროში.
პეროვსკიტის ინდუსტრიალიზაცია აჩქარებს და შიდა საწარმოები კონკურენციას უწევს განლაგებას. გავრცელებულია ინფორმაცია, რომ კალციუმის ტიტანის საბადოების პირველი 5,000 ცალი, რომელიც გაგზავნილია Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. ასევე აჩქარებს მსოფლიოს უმსხვილესი 150 მგვტ სიმძლავრის სრული კალციუმის ტიტანის საბადო ლამინირებული საპილოტე ხაზის მშენებლობას; Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. Ltd. 150 მგვტ სიმძლავრის კალციუმის ტიტანიუმის საბადოები Photovoltaic მოდულის წარმოების ხაზი დასრულებულია და ექსპლუატაციაში შედის 2022 წლის დეკემბერში, ხოლო წლიური გამომავალი ღირებულება შეიძლება მიაღწიოს 300 მილიონ იუანს წარმოების მიღწევის შემდეგ.

კალციუმის ტიტანის საბადო აშკარა უპირატესობებს აქვს ფოტომოლტარული ინდუსტრიაში

ფოტომოლტარული ინდუსტრიაში, პეროვსკიტმა ბოლო წლების განმავლობაში ცხელი მოთხოვნა მიიღო. მიზეზი, რის გამოც იგი წარმოიშვა, როგორც "საყვარელი" მზის უჯრედების სფეროში, განპირობებულია საკუთარი უნიკალური პირობებით.
”პირველ რიგში, პეროვსკიტს აქვს მრავალი შესანიშნავი ოპტოელექტრონული თვისება, მაგალითად, რეგულირებადი ჯგუფის უფსკრული, მაღალი შთანთქმის კოეფიციენტი, დაბალი ექსკიტონის სავალდებულო ენერგია, მაღალი გადამზიდავი მობილურობა, მაღალი დეფექტის ტოლერანტობა და ა.შ .; მეორეც, პეროვსკიტის მომზადების პროცესი მარტივია და შეუძლია მიაღწიოს გამჭვირვალობას, ულტრა შუქს, ულტრა სიმსუბუქეს, მოქნილობას და ა.შ. ლუო ჯინგსანმა გააცნო. და პეროვსკიტის მომზადება ასევე მოითხოვს ნედლეულის შედარებით დაბალ სიწმინდეს.
დღეისათვის, PV ველი იყენებს სილიკონის დაფუძნებული მზის უჯრედების დიდ რაოდენობას, რომელიც შეიძლება დაიყოს მონოკრისტალურ სილიკონში, პოლიკრისტალურ სილიკონში და ამორფული სილიკონის მზის უჯრედებად. კრისტალური სილიკონის უჯრედების თეორიული ფოტოელექტრული კონვერტაციის ბოძია 29.4%, ხოლო ამჟამინდელ ლაბორატორიულ გარემოს შეუძლია მიაღწიოს მაქსიმუმ 26,7%-ს, რაც ძალიან ახლოს არის კონვერტაციის ჭერთან; მოსალოდნელია, რომ ტექნოლოგიური გაუმჯობესების ზღვრული მოგება ასევე გახდება უფრო მცირე და მცირე. ამის საპირისპიროდ, პეროვსკიტის უჯრედების ფოტომოლტარული კონვერტაციის ეფექტურობას აქვს უფრო მაღალი თეორიული ბოძების მნიშვნელობა 33%, და თუ ორი პეროვსკიტური უჯრედი ერთმანეთთან არის განთავსებული და ქვევით, თეორიული კონვერტაციის ეფექტურობა შეიძლება მიაღწიოს 45%-ს.
"ეფექტურობის" გარდა, კიდევ ერთი მნიშვნელოვანი ფაქტორია "ღირებულება". მაგალითად, მიზეზი, რის გამოც პირველი თაობის თხელი ფილმის ბატარეების ღირებულება არ შეიძლება ჩამოვიდეს, არის ის რაც უფრო დიდია მოთხოვნა, მით უფრო მაღალია წარმოების ღირებულება და იგი ვერასოდეს შეძლო მთავარი პროდუქტი. პეროვსკიტის ნედლეული დედამიწაზე დიდი რაოდენობით ნაწილდება, ხოლო ფასი ასევე ძალიან იაფია.
გარდა ამისა, კალციუმის ტიტანიუმის საბადოების საფარის სისქე კალციუმის ტიტანიუმის საბადოების ბატარეებისთვის არის მხოლოდ რამდენიმე ასეული ნანომეტრი, სილიკონის ძაფების დაახლოებით 1/500-ე, რაც იმას ნიშნავს, რომ მასალის მოთხოვნა ძალიან მცირეა. მაგალითად, სილიკონის მასალის ამჟამინდელი გლობალური მოთხოვნა კრისტალური სილიკონის უჯრედებისთვის არის დაახლოებით 500,000 ტონა წელიწადში, და თუ ყველა მათგანი შეიცვალა პეროვსკიტის უჯრედებით, საჭიროა მხოლოდ 1000 ტონა პეროვსკიტი.
წარმოების ხარჯების თვალსაზრისით, კრისტალური სილიკონის უჯრედები მოითხოვს სილიკონის გაწმენდას 99,9999%-მდე, ამიტომ სილიკონი უნდა გაცხელდეს 1400 გრადუსამდე ცელსიუსამდე, მდნარ თხევად, შედგენილია მრგვალი წნელებითა და ნაჭრებით, შემდეგ კი უჯრედებში შეიკრიბება, მინიმუმ ოთხი ქარხანა და ორი ქარხანა და მინიმუმ ოთხი ქარხანა და ორი ქარხანა და მინიმუმ ოთხი ქარხანა და ორი ქარხანა და ორი ქარხნები, მინიმუმ ოთხი ქარხნით და ორი ქარხნით, მინიმუმ ოთხი ქარხნით და ორი ქარხნით, მინიმუმ ოთხი ქარხნით და ორი ქარხნით, მინიმუმ ოთხი ქარხნით და ორი ქარხნით, მინიმუმ ოთხი ქარხანა და ორი ქარხანა. სამ დღეში და უფრო დიდი ენერგიის მოხმარება. ამის საპირისპიროდ, პეროვსკიტის უჯრედების წარმოებისთვის, აუცილებელია მხოლოდ პეროვსკიტის ბაზის სითხე სუბსტრატში გამოიყენოთ და შემდეგ დაელოდოთ კრისტალიზაციას. მთელი პროცესი მოიცავს მხოლოდ მინის, წებოვანი ფილმს, პეროვსკიტს და ქიმიურ მასალებს და შეიძლება დასრულდეს ერთ ქარხანაში, ხოლო მთელი პროცესი მხოლოდ 45 წუთი სჭირდება.
”პეროვსკიტისგან მომზადებულ მზის უჯრედებს აქვთ შესანიშნავი ფოტოელექტრული კონვერტაციის ეფექტურობა, რომელმაც ამ ეტაპზე 25,7% -ს მიაღწია და მომავალში შეიძლება შეცვალოს ტრადიციული სილიკონის დაფუძნებული მზის უჯრედები, რომ გახდეს კომერციული მეინსტრიმი.” თქვა ლუო ჯინგანმა.
ინდუსტრიალიზაციის განვითარების მიზნით საჭიროა სამი ძირითადი პრობლემა, რომელთა მოგვარებაა საჭირო

ქალკოციტის ინდუსტრიალიზაციის წინსვლისას, ადამიანებს ჯერ კიდევ უნდა გადაჭრას 3 პრობლემა, კერძოდ, ქალკოციტების გრძელვადიანი სტაბილურობა, დიდი ფართობის მომზადება და ტყვიის ტოქსიკურობა.
პირველ რიგში, პეროვსკიტი ძალიან მგრძნობიარეა გარემოსთვის, ხოლო ისეთი ფაქტორები, როგორიცაა ტემპერატურა, ტენიანობა, მსუბუქი და წრიული დატვირთვა, შეიძლება გამოიწვიოს პეროვსკიტის დაშლა და უჯრედების ეფექტურობის შემცირება. ამჟამად ლაბორატორიული პეროვსკიტის მოდულების უმეტესობა არ აკმაყოფილებს IEC 61215 საერთაშორისო სტანდარტს ფოტომოლტარული პროდუქტებისთვის და არც ისინი მიაღწევენ სილიკონის მზის უჯრედების 10-20 წლიან სიცოცხლეს, ამიტომ პეროვსკიტის ღირებულება ჯერ კიდევ არ არის ხელსაყრელი ტრადიციულ ფოტოვოლტარულ ველში. გარდა ამისა, პეროვსკიტისა და მისი მოწყობილობების დეგრადაციის მექანიზმი ძალიან რთულია, და ამ პროცესში ამ პროცესის ძალიან მკაფიო გაგება არ არსებობს და არც არის ერთიანი რაოდენობრივი სტანდარტი, რაც საზიანოა სტაბილურობის კვლევისთვის.
კიდევ ერთი მთავარი საკითხია, თუ როგორ უნდა მოამზადოთ ისინი ფართომასშტაბიანი. ამჟამად, როდესაც მოწყობილობის ოპტიმიზაციის კვლევები ხორციელდება ლაბორატორიაში, გამოყენებული მოწყობილობების ეფექტური შუქის არეალი ჩვეულებრივ 1 სმ 2-ზე ნაკლებია, ხოლო ფართომასშტაბიანი კომპონენტების კომერციული განაცხადის ეტაპზე, ლაბორატორიული მომზადების მეთოდები უნდა გაუმჯობესდეს ან შეცვალა. ძირითადი მეთოდები, რომლებიც ამჟამად გამოიყენება დიდი ფართობის პეროვსკიტური ფილმების მომზადებისთვის, არის გადაწყვეტის მეთოდი და ვაკუუმის აორთქლების მეთოდი. ხსნარის მეთოდში, წინამორბედის ხსნარის კონცენტრაცია და თანაფარდობა, გამხსნელის ტიპი და შენახვის დრო დიდ გავლენას ახდენს პეროვსკიტის ფილმების ხარისხზე. ვაკუუმის აორთქლების მეთოდი ამზადებს პეროვსკიტის ფილმების კარგ ხარისხსა და კონტროლირებად დეპონირებას, მაგრამ წინამორბედებსა და სუბსტრატებს შორის კარგი კონტაქტის მიღწევა კვლავ რთულია. გარდა ამისა, იმის გამო, რომ პეროვსკიტის მოწყობილობის დატვირთვის სატრანსპორტო ფენა ასევე უნდა მომზადდეს დიდ ფართობში, საჭიროა თითოეული ფენის უწყვეტი დეპონირების საწარმოო ხაზი, რომელიც უნდა შეიქმნას სამრეწველო წარმოებაში. საერთო ჯამში, პეროვსკიტის თხელი ფილმების დიდი ფართობის მომზადების პროცესს კვლავ სჭირდება შემდგომი ოპტიმიზაცია.
დაბოლოს, ტყვიის ტოქსიკურობა ასევე შეშფოთების საკითხია. ამჟამინდელი მაღალი ეფექტურობის პეროვსკიტური მოწყობილობების დაბერების დროს, პეროვსკიტი დაიშლება თავისუფალი ტყვიის იონების და ტყვიის მონომერების წარმოებისთვის, რაც ჯანმრთელობისთვის საშიში იქნება ადამიანის სხეულში შესვლისთანავე.
ლუო ჯინგსანი თვლის, რომ ისეთი პრობლემები, როგორიცაა სტაბილურობა, შეიძლება მოგვარდეს მოწყობილობის შეფუთვით. ”თუ მომავალში, ეს ორი პრობლემა მოგვარდება, ასევე არსებობს მომწიფების მომზადების პროცესი, ასევე შეუძლია პეროვსკიტური მოწყობილობები გამჭვირვალე მინის გადაქცევად ან გააკეთოს შენობების ზედაპირზე, რათა მიაღწიოს ფოტომოლტარული შენობის ინტეგრაციას, ან გადაიქცეს მოქნილი დასაკეცი მოწყობილობებში საჰაერო კოსმოსისა და კოსმოსური სივრცისთვის და მოქნილი დასაკეცი მოწყობილობებში. სხვა სფეროები, ისე, რომ პეროვსკიტი სივრცეში წყლისა და ჟანგბადის გარემოს გარეშე, მაქსიმალური როლი შეასრულოს. ” ლუო ჯინგსანი დარწმუნებულია პეროვსკის მომავლის შესახებ.