फोटोवोल्टिक उद्योग में, पेरोवकाइट हाल के वर्षों में गर्म मांग में रहा है। इसका कारण यह है कि यह सौर कोशिकाओं के क्षेत्र में "पसंदीदा" के रूप में उभरा है, इसकी अनूठी स्थितियों के कारण है। कैल्शियम टाइटेनियम अयस्क में कई उत्कृष्ट फोटोवोल्टिक गुण, सरल तैयारी प्रक्रिया और कच्चे माल और प्रचुर मात्रा में सामग्री की एक विस्तृत श्रृंखला है। इसके अलावा, पेरोव्साइट का उपयोग ग्राउंड पावर प्लांट, विमानन, निर्माण, पहनने योग्य बिजली उत्पादन उपकरणों और कई अन्य क्षेत्रों में भी किया जा सकता है।
21 मार्च को, Ningde Times ने "कैल्शियम टाइटानाइट सोलर सेल और इसकी तैयारी विधि और बिजली उपकरण" के पेटेंट के लिए आवेदन किया। हाल के वर्षों में, घरेलू नीतियों और उपायों के समर्थन के साथ, कैल्शियम-टाइटेनियम अयस्क उद्योग, जो कैल्शियम-टाइटेनियम अयस्क सौर कोशिकाओं द्वारा दर्शाया गया है, ने बहुत प्रगति की है। तो Perovskite क्या है? पेरोव्साइट का औद्योगीकरण कैसे है? अभी भी किन चुनौतियों का सामना करना पड़ रहा है? विज्ञान और प्रौद्योगिकी दैनिक रिपोर्टर ने संबंधित विशेषज्ञों का साक्षात्कार लिया।
पेरोव्साइट न तो कैल्शियम है और न ही टाइटेनियम।
तथाकथित पेरोव्साइट्स न तो कैल्शियम और न ही टाइटेनियम हैं, लेकिन आणविक सूत्र ABX3 के साथ एक ही क्रिस्टल संरचना के साथ "सिरेमिक ऑक्साइड" के एक वर्ग के लिए एक सामान्य शब्द है। "बड़े त्रिज्या केशन" के लिए एक खड़ा है, "धातु केशन" के लिए बी और "हैलोजेन आयनों" के लिए एक्स। "बड़े त्रिज्या केशन" के लिए एक खड़ा है, बी "धातु केशन" के लिए खड़ा है और एक्स "हैलोजेन आयनों" के लिए खड़ा है। ये तीन आयन विभिन्न तत्वों की व्यवस्था के माध्यम से या उनके बीच की दूरी को समायोजित करके कई अद्भुत भौतिक गुणों को प्रदर्शित कर सकते हैं, लेकिन इन्सुलेशन, फेरोइलेक्ट्रिसिटी, एंटीफेरोमैग्नेटिज्म, विशाल चुंबकीय प्रभाव, आदि तक सीमित नहीं हैं।
"सामग्री की मौलिक संरचना के अनुसार, पेरोव्साइट्स को मोटे तौर पर तीन श्रेणियों में विभाजित किया जा सकता है: जटिल धातु ऑक्साइड पेरोव्साइट्स, कार्बनिक हाइब्रिड पेरोव्साइट्स, और अकार्बनिक हैलोजेनेटेड पेरोव्साइट्स।" नानकाई यूनिवर्सिटी के स्कूल ऑफ इलेक्ट्रॉनिक इंफॉर्मेशन एंड ऑप्टिकल इंजीनियरिंग के एक प्रोफेसर लुओ जिंगशान ने पेश किया कि फोटोवोल्टिक में उपयोग किए जाने वाले कैल्शियम टाइटानाइट्स आमतौर पर बाद के दो होते हैं।
पेरोवकाइट का उपयोग कई क्षेत्रों में किया जा सकता है जैसे स्थलीय बिजली संयंत्र, एयरोस्पेस, निर्माण और पहनने योग्य बिजली उत्पादन उपकरण। उनमें से, फोटोवोल्टिक क्षेत्र पेरोव्साइट का मुख्य अनुप्रयोग क्षेत्र है। कैल्शियम टाइटानाइट संरचनाएं अत्यधिक डिजाइन योग्य हैं और इसमें बहुत अच्छे फोटोवोल्टिक प्रदर्शन हैं, जो हाल के वर्षों में फोटोवोल्टिक क्षेत्र में एक लोकप्रिय शोध दिशा है।
पेरोव्साइट का औद्योगीकरण तेज हो रहा है, और घरेलू उद्यम लेआउट के लिए प्रतिस्पर्धा कर रहे हैं। यह बताया गया है कि कैल्शियम टाइटेनियम अयस्क मॉड्यूल के पहले 5,000 टुकड़े हांग्जो फिना फोटोइलेक्ट्रिक टेक्नोलॉजी कंपनी, लिमिटेड से भेजे गए; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) कं, लिमिटेड भी दुनिया के सबसे बड़े 150 MW पूर्ण कैल्शियम टाइटेनियम अयस्क टुकड़े टुकड़े में पायलट लाइन के निर्माण में तेजी ला रहा है; कुन्शान जीसीएल फोटोइलेक्ट्रिक मटीरियल कंपनी लिमिटेड 150 मेगावाट कैल्शियम-टाइटेनियम अयस्क फोटोवोल्टिक मॉड्यूल उत्पादन लाइन पूरी हो गई है और दिसंबर 2022 में संचालन में डाल दिया गया है, और उत्पादन तक पहुंचने के बाद वार्षिक आउटपुट मूल्य 300 मिलियन युआन तक पहुंच सकता है।
फोटोवोल्टिक उद्योग में कैल्शियम टाइटेनियम अयस्क के स्पष्ट लाभ हैं
फोटोवोल्टिक उद्योग में, पेरोवकाइट हाल के वर्षों में गर्म मांग में रहा है। इसका कारण यह है कि यह सौर कोशिकाओं के क्षेत्र में "पसंदीदा" के रूप में उभरा है, यह अपनी अनूठी स्थितियों के कारण है।
"सबसे पहले, पेरोव्साइट में कई उत्कृष्ट ऑप्टोइलेक्ट्रोनिक गुण हैं, जैसे कि समायोज्य बैंड गैप, उच्च अवशोषण गुणांक, कम एक्सिटॉन बाइंडिंग ऊर्जा, उच्च वाहक गतिशीलता, उच्च दोष सहिष्णुता, आदि; दूसरे, पेरोवकाइट की तैयारी प्रक्रिया सरल है और पारभासी, अल्ट्रा-लाइटनेस, अल्ट्रा-सलीबनेस, लचीलापन, आदि प्राप्त कर सकती है। लुओ जिंगशान ने पेश किया। और पेरोव्साइट की तैयारी के लिए कच्चे माल की अपेक्षाकृत कम शुद्धता की आवश्यकता होती है।
वर्तमान में, पीवी फील्ड बड़ी संख्या में सिलिकॉन-आधारित सौर कोशिकाओं का उपयोग करता है, जिसे मोनोक्रिस्टलाइन सिलिकॉन, पॉलीक्रिस्टलाइन सिलिकॉन और अनाकार सिलिकॉन सौर कोशिकाओं में विभाजित किया जा सकता है। क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं का सैद्धांतिक फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण पोल 29.4%है, और वर्तमान प्रयोगशाला वातावरण अधिकतम 26.7%तक पहुंच सकता है, जो रूपांतरण की छत के बहुत करीब है; यह अनुमान लगाने योग्य है कि तकनीकी सुधार का सीमांत लाभ भी छोटा और छोटा हो जाएगा। इसके विपरीत, पेरोव्साइट कोशिकाओं के फोटोवोल्टिक रूपांतरण दक्षता में 33%का एक उच्च सैद्धांतिक ध्रुव मूल्य होता है, और यदि दो पेरोव्साइट कोशिकाओं को एक साथ ऊपर और नीचे ढेर किया जाता है, तो सैद्धांतिक रूपांतरण दक्षता 45%तक पहुंच सकती है।
"दक्षता" के अलावा, एक अन्य महत्वपूर्ण कारक "लागत" है। उदाहरण के लिए, पतली फिल्म बैटरी की पहली पीढ़ी की लागत कम नहीं हो सकती है, यह है कि कैडमियम और गैलियम के भंडार, जो पृथ्वी पर दुर्लभ तत्व हैं, बहुत छोटे हैं, और परिणामस्वरूप, उद्योग को और अधिक विकसित किया गया है। मांग जितनी अधिक होगी, उत्पादन लागत उतनी ही अधिक होगी, और यह कभी भी मुख्यधारा का उत्पाद नहीं बन पाया है। पेरोव्साइट के कच्चे माल को पृथ्वी पर बड़ी मात्रा में वितरित किया जाता है, और कीमत भी बहुत सस्ती है।
इसके अलावा, कैल्शियम-टाइटेनियम अयस्क कोटिंग के लिए कैल्शियम-टाइटेनियम अयस्क कोटिंग की मोटाई केवल कुछ सौ नैनोमीटर है, सिलिकॉन वेफर्स के लगभग 1/500 वें, जिसका अर्थ है कि सामग्री की मांग बहुत कम है। उदाहरण के लिए, क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं के लिए सिलिकॉन सामग्री के लिए वर्तमान वैश्विक मांग प्रति वर्ष लगभग 500,000 टन है, और यदि उन सभी को पेरोवकाइट कोशिकाओं के साथ बदल दिया जाता है, तो केवल 1,000 टन पेरोव्साइट की आवश्यकता होगी।
विनिर्माण लागत के संदर्भ में, क्रिस्टलीय सिलिकॉन कोशिकाओं को 99.9999%तक सिलिकॉन शुद्धि की आवश्यकता होती है, इसलिए सिलिकॉन को 1400 डिग्री सेल्सियस तक गर्म किया जाना चाहिए, तरल में पिघलाया जाता है, जो गोल छड़ और स्लाइस में खींचा जाता है, और फिर कम से कम चार कारखानों और दो के साथ इकट्ठा किया जाता है, बीच में तीन दिन, और अधिक ऊर्जा की खपत। इसके विपरीत, पेरोवकाइट कोशिकाओं के उत्पादन के लिए, केवल सब्सट्रेट के लिए पेरोव्साइट बेस तरल को लागू करना आवश्यक है और फिर क्रिस्टलीकरण की प्रतीक्षा करें। पूरी प्रक्रिया में केवल ग्लास, चिपकने वाली फिल्म, पेरोवकाइट और रासायनिक सामग्री शामिल है, और इसे एक कारखाने में पूरा किया जा सकता है, और पूरी प्रक्रिया में केवल 45 मिनट लगते हैं।
"पेरोव्साइट से तैयार सौर कोशिकाओं में उत्कृष्ट फोटोइलेक्ट्रिक रूपांतरण दक्षता है, जो इस स्तर पर 25.7% तक पहुंच गई है, और भविष्य में पारंपरिक सिलिकॉन-आधारित सौर कोशिकाओं को वाणिज्यिक मुख्यधारा बनने के लिए बदल सकती है।" लुओ जिंगशान ने कहा।
औद्योगीकरण को बढ़ावा देने के लिए तीन प्रमुख समस्याएं हैं जिन्हें हल करने की आवश्यकता है
चाल्कोसाइट के औद्योगीकरण को आगे बढ़ाने में, लोगों को अभी भी 3 समस्याओं को हल करने की आवश्यकता है, अर्थात् चाल्कोसाइट की दीर्घकालिक स्थिरता, बड़े क्षेत्र की तैयारी और सीसा की विषाक्तता।
सबसे पहले, Perovskite पर्यावरण के प्रति बहुत संवेदनशील है, और तापमान, आर्द्रता, प्रकाश और सर्किट लोड जैसे कारक पेरोव्साइट के अपघटन और सेल दक्षता में कमी का कारण बन सकते हैं। वर्तमान में अधिकांश प्रयोगशाला Perovskite मॉड्यूल फोटोवोल्टिक उत्पादों के लिए IEC 61215 अंतर्राष्ट्रीय मानक को पूरा नहीं करते हैं, और न ही वे सिलिकॉन सौर कोशिकाओं के 10-20 वर्ष के जीवनकाल तक पहुंचते हैं, इसलिए पारंपरिक फोटोवोल्टिक क्षेत्र में अभी भी पेरोव्साइट की लागत लाभप्रद नहीं है। इसके अलावा, पेरोवकाइट और उसके उपकरणों का गिरावट तंत्र बहुत जटिल है, और क्षेत्र में प्रक्रिया की कोई बहुत स्पष्ट समझ नहीं है, और न ही एक एकीकृत मात्रात्मक मानक है, जो स्थिरता अनुसंधान के लिए हानिकारक है।
एक और प्रमुख मुद्दा यह है कि उन्हें बड़े पैमाने पर कैसे तैयार किया जाए। वर्तमान में, जब प्रयोगशाला में डिवाइस अनुकूलन अध्ययन किया जाता है, तो उपयोग किए जाने वाले उपकरणों का प्रभावी प्रकाश क्षेत्र आमतौर पर 1 सेमी 2 से कम होता है, और जब बड़े पैमाने पर घटकों के वाणिज्यिक अनुप्रयोग चरण की बात आती है, तो प्रयोगशाला तैयारी के तरीकों में सुधार करने की आवश्यकता होती है या प्रतिस्थापित किया गया। वर्तमान में बड़े-क्षेत्र पेरोव्साइट फिल्मों की तैयारी के लिए लागू मुख्य तरीके समाधान विधि और वैक्यूम वाष्पीकरण विधि हैं। समाधान विधि में, अग्रदूत समाधान की एकाग्रता और अनुपात, विलायक के प्रकार और भंडारण समय का पेरोव्साइट फिल्मों की गुणवत्ता पर बहुत प्रभाव पड़ता है। वैक्यूम वाष्पीकरण विधि पेरोव्साइट फिल्मों की अच्छी गुणवत्ता और नियंत्रणीय बयान तैयार करती है, लेकिन अग्रदूतों और सब्सट्रेट के बीच अच्छे संपर्क को प्राप्त करना फिर से मुश्किल है। इसके अलावा, क्योंकि पेरोवकाइट डिवाइस की चार्ज ट्रांसपोर्ट लेयर को भी एक बड़े क्षेत्र में तैयार करने की आवश्यकता है, प्रत्येक परत के निरंतर बयान के साथ एक उत्पादन लाइन को औद्योगिक उत्पादन में स्थापित करने की आवश्यकता है। कुल मिलाकर, पेरोव्साइट पतली फिल्मों की बड़ी-बड़ी क्षेत्र की तैयारी की प्रक्रिया को अभी भी आगे के अनुकूलन की आवश्यकता है।
अंत में, सीसा की विषाक्तता भी चिंता का मुद्दा है। वर्तमान उच्च दक्षता वाले पेरोव्साइट उपकरणों की उम्र बढ़ने की प्रक्रिया के दौरान, पेरोव्साइट मुक्त लीड आयनों और लीड मोनोमर्स का उत्पादन करने के लिए विघटित हो जाएगा, जो मानव शरीर में प्रवेश करने के बाद स्वास्थ्य के लिए खतरनाक होगा।
लुओ जिंगशान का मानना है कि स्थिरता जैसी समस्याओं को डिवाइस पैकेजिंग द्वारा हल किया जा सकता है। “अगर भविष्य में, ये दो समस्याएं हल हो जाती हैं, तो एक परिपक्व तैयारी प्रक्रिया भी होती है, यह भी पारभासी ग्लास में पेरोव्साइट उपकरणों को बना सकती है या फोटोवोल्टिक बिल्डिंग एकीकरण को प्राप्त करने के लिए इमारतों की सतह पर कर सकती है, या एयरोस्पेस और एयरोस्पेस के लिए लचीले फोल्डेबल उपकरणों में बनाई गई है और अन्य क्षेत्र, ताकि अधिकतम भूमिका निभाने के लिए पानी और ऑक्सीजन के वातावरण के बिना अंतरिक्ष में पेरोव्साइट। ” लुओ जिंगशान पेरोव्साइट के भविष्य के बारे में आश्वस्त है।
पोस्ट टाइम: APR-15-2023