சோலார் செல் பயன்பாடுகளுக்கான பெரோவ்ஸ்கைட்டின் நன்மை தீமைகள்

ஒளிமின்னழுத்த துறையில், பெரோவ்ஸ்கைட் சமீபத்திய ஆண்டுகளில் அதிக தேவை உள்ளது. சூரிய மின்கலங்களின் துறையில் இது "பிடித்ததாக" வெளிப்படுவதற்கான காரணம் அதன் தனித்துவமான நிலைமைகள் காரணமாகும். கால்சியம் டைட்டானியம் தாது பல சிறந்த ஒளிமின்னழுத்த பண்புகள், எளிமையான தயாரிப்பு செயல்முறை மற்றும் பரந்த அளவிலான மூலப்பொருட்கள் மற்றும் ஏராளமான உள்ளடக்கம் ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது. கூடுதலாக, பெரோவ்ஸ்கைட் தரை மின் உற்பத்தி நிலையங்கள், விமான போக்குவரத்து, கட்டுமானம், அணியக்கூடிய மின் உற்பத்தி சாதனங்கள் மற்றும் பல துறைகளிலும் பயன்படுத்தப்படலாம்.
மார்ச் 21 அன்று, நிங்டே டைம்ஸ் "கால்சியம் டைட்டானைட் சோலார் செல் மற்றும் அதன் தயாரிப்பு முறை மற்றும் சக்தி சாதனம்" ஆகியவற்றின் காப்புரிமைக்கு விண்ணப்பித்தது. சமீபத்திய ஆண்டுகளில், உள்நாட்டு கொள்கைகள் மற்றும் நடவடிக்கைகளின் ஆதரவுடன், கால்சியம்-டைட்டானியம் தாது சோலார் செல்கள் மூலம் குறிப்பிடப்படும் கால்சியம்-டைட்டானியம் தாது தொழில், பெரும் முன்னேற்றம் கண்டுள்ளது. பெரோவ்ஸ்கைட் என்றால் என்ன? பெரோவ்ஸ்கைட்டின் தொழில்மயமாக்கல் எப்படி இருக்கிறது? இன்னும் என்ன சவால்களை எதிர்கொள்கிறது? சயின்ஸ் அண்ட் டெக்னாலஜி டெய்லி நிருபர் சம்பந்தப்பட்ட நிபுணர்களை பேட்டி கண்டார்.

பெரோவ்ஸ்கைட் கால்சியம் அல்லது டைட்டானியம் அல்ல.

பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள் என்று அழைக்கப்படுபவை கால்சியம் அல்லது டைட்டானியம் அல்ல, ஆனால் ABX3 என்ற மூலக்கூறு சூத்திரத்துடன் அதே படிக அமைப்பைக் கொண்ட "பீங்கான் ஆக்சைடுகளின்" வகுப்பிற்கான பொதுவான சொல். A என்பது "பெரிய ஆரம் கேஷன்", B என்பது "உலோக கேஷன்" மற்றும் X என்பது "ஹலோஜன் அயனி". A என்பது "பெரிய ஆரம் கேஷன்", B என்பது "உலோக கேஷன்" மற்றும் X என்பது "ஹலோஜன் அயன்". இந்த மூன்று அயனிகளும் வெவ்வேறு தனிமங்களின் ஏற்பாட்டின் மூலம் அல்லது அவற்றுக்கிடையேயான தூரத்தை சரிசெய்வதன் மூலம் பல அற்புதமான இயற்பியல் பண்புகளை வெளிப்படுத்த முடியும், இதில் காப்பு, ஃபெரோஎலக்ட்ரிசிட்டி, ஆன்டிஃபெரோ காந்தவியல், மாபெரும் காந்த விளைவு போன்றவை அடங்கும்.
"பொருளின் அடிப்படை கலவையின்படி, பெரோவ்ஸ்கைட்டுகளை தோராயமாக மூன்று வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: சிக்கலான உலோக ஆக்சைடு பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள், கரிம கலப்பின பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள் மற்றும் கனிம ஆலஜனேற்றப்பட்ட பெரோவ்ஸ்கைட்டுகள்." நான்காய் பல்கலைக்கழகத்தின் எலக்ட்ரானிக் இன்ஃபர்மேஷன் அண்ட் ஆப்டிகல் இன்ஜினியரிங் பள்ளியின் பேராசிரியரான லுவோ ஜிங்ஷன், இப்போது ஒளிமின்னழுத்தத்தில் பயன்படுத்தப்படும் கால்சியம் டைட்டானைட்டுகள் பொதுவாக பிந்தைய இரண்டு என்று அறிமுகப்படுத்தினார்.
நிலப்பரப்பு மின் உற்பத்தி நிலையங்கள், விண்வெளி, கட்டுமானம் மற்றும் அணியக்கூடிய மின் உற்பத்தி சாதனங்கள் போன்ற பல துறைகளில் perovskite பயன்படுத்தப்படலாம். அவற்றில், ஒளிமின்னழுத்த புலம் பெரோவ்ஸ்கைட்டின் முக்கிய பயன்பாட்டுப் பகுதியாகும். கால்சியம் டைட்டானைட் கட்டமைப்புகள் மிகவும் வடிவமைக்கக்கூடியவை மற்றும் மிகச் சிறந்த ஒளிமின்னழுத்த செயல்திறனைக் கொண்டுள்ளன, இது சமீபத்திய ஆண்டுகளில் ஒளிமின்னழுத்த துறையில் பிரபலமான ஆராய்ச்சி திசையாகும்.
பெரோவ்ஸ்கைட்டின் தொழில்மயமாக்கல் துரிதப்படுத்தப்படுகிறது, மேலும் உள்நாட்டு நிறுவனங்கள் தளவமைப்புக்கு போட்டியிடுகின்றன. முதல் 5,000 கால்சியம் டைட்டானியம் தாது தொகுதிகள் Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co. Ltd இலிருந்து அனுப்பப்பட்டதாகத் தெரிவிக்கப்படுகிறது; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. உலகின் மிகப்பெரிய 150 மெகாவாட் முழு கால்சியம் டைட்டானியம் தாது லேமினேட் பைலட் லைன் கட்டுமானத்தையும் துரிதப்படுத்துகிறது; குன்ஷன் ஜிசிஎல் ஃபோட்டோ எலக்ட்ரிக் மெட்டீரியல்ஸ் கோ. லிமிடெட். 150 மெகாவாட் கால்சியம்-டைட்டானியம் தாது ஃபோட்டோவோல்டாயிக் மாட்யூல் உற்பத்தி வரிசை முடிக்கப்பட்டு டிசம்பர் 2022 இல் செயல்பாட்டுக்கு வந்தது, மேலும் உற்பத்தியை எட்டிய பிறகு ஆண்டு வெளியீட்டு மதிப்பு 300 மில்லியன் யுவானை எட்டும்.

கால்சியம் டைட்டானியம் தாது ஒளிமின்னழுத்தத் தொழிலில் வெளிப்படையான நன்மைகளைக் கொண்டுள்ளது

ஒளிமின்னழுத்த துறையில், பெரோவ்ஸ்கைட் சமீபத்திய ஆண்டுகளில் அதிக தேவை உள்ளது. சூரிய மின்கலங்களின் துறையில் இது "பிடித்ததாக" வெளிப்படுவதற்கான காரணம் அதன் சொந்த தனித்துவமான நிலைமைகள் காரணமாகும்.
"முதலாவதாக, பெரோவ்ஸ்கைட் பல சிறந்த ஆப்டோ எலக்ட்ரானிக் பண்புகளைக் கொண்டுள்ளது, அதாவது சரிசெய்யக்கூடிய பேண்ட் இடைவெளி, அதிக உறிஞ்சுதல் குணகம், குறைந்த எக்ஸிடான் பிணைப்பு ஆற்றல், அதிக கேரியர் இயக்கம், உயர் குறைபாடு சகிப்புத்தன்மை போன்றவை. இரண்டாவதாக, பெரோவ்ஸ்கைட்டின் தயாரிப்பு செயல்முறை எளிமையானது மற்றும் ஒளிஊடுருவக்கூடிய தன்மை, அல்ட்ரா-லேசான தன்மை, தீவிர மெல்லிய தன்மை, நெகிழ்வுத்தன்மை போன்றவற்றை அடைய முடியும். இறுதியாக, பெரோவ்ஸ்கைட் மூலப்பொருட்கள் பரவலாகக் கிடைக்கின்றன மற்றும் ஏராளமாக உள்ளன." லுவோ ஜிங்ஷன் அறிமுகப்படுத்தினார். பெரோவ்ஸ்கைட் தயாரிப்பதற்கு மூலப்பொருட்களின் ஒப்பீட்டளவில் குறைந்த தூய்மை தேவைப்படுகிறது.
தற்போது, ​​PV புலம் அதிக எண்ணிக்கையிலான சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்களைப் பயன்படுத்துகிறது, அவை ஒற்றைப் படிக சிலிக்கான், பாலிகிரிஸ்டலின் சிலிக்கான் மற்றும் உருவமற்ற சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்கள் எனப் பிரிக்கப்படுகின்றன. படிக சிலிக்கான் செல்களின் கோட்பாட்டு ஒளிமின்னழுத்த மாற்று துருவமானது 29.4% ஆகும், மேலும் தற்போதைய ஆய்வக சூழல் அதிகபட்சமாக 26.7% ஐ அடையலாம், இது மாற்றத்தின் உச்சவரம்புக்கு மிக அருகில் உள்ளது; தொழில்நுட்ப முன்னேற்றத்தின் விளிம்பு ஆதாயமும் சிறியதாகவும் சிறியதாகவும் மாறும் என்று எதிர்பார்க்கலாம். இதற்கு நேர்மாறாக, பெரோவ்ஸ்கைட் கலங்களின் ஒளிமின்னழுத்த மாற்றுத் திறனானது 33% உயர் தத்துவார்த்த துருவ மதிப்பைக் கொண்டுள்ளது, மேலும் இரண்டு பெரோவ்ஸ்கைட் செல்கள் மேலும் கீழும் ஒன்றாக அடுக்கப்பட்டால், கோட்பாட்டு மாற்ற திறன் 45% ஐ எட்டும்.
"செயல்திறன்" கூடுதலாக, மற்றொரு முக்கியமான காரணி "செலவு" ஆகும். உதாரணமாக, முதல் தலைமுறை மெல்லிய ஃபிலிம் பேட்டரிகளின் விலை குறைய முடியாததற்குக் காரணம், பூமியில் உள்ள அரிய தனிமங்களான காட்மியம் மற்றும் கேலியம் இருப்புக்கள் மிகவும் சிறியதாக இருப்பதால், தொழில்துறை மேலும் வளர்ச்சியடைந்துள்ளது. என்பது, அதிக தேவை, அதிக உற்பத்தி செலவு, மற்றும் அது ஒரு முக்கிய தயாரிப்பு ஆக முடியவில்லை. பெரோவ்ஸ்கைட்டின் மூலப்பொருட்கள் பூமியில் பெரிய அளவில் விநியோகிக்கப்படுகின்றன, மேலும் விலையும் மிகவும் மலிவானது.
கூடுதலாக, கால்சியம்-டைட்டானியம் தாது மின்கலங்களுக்கான கால்சியம்-டைட்டானியம் தாது பூச்சுகளின் தடிமன் சில நூறு நானோமீட்டர்கள் மட்டுமே ஆகும், இது சிலிக்கான் செதில்களின் 1/500 பங்கு ஆகும், அதாவது பொருளின் தேவை மிகவும் சிறியது. எடுத்துக்காட்டாக, படிக சிலிக்கான் செல்களுக்கான சிலிக்கான் பொருளுக்கான தற்போதைய உலகளாவிய தேவை வருடத்திற்கு சுமார் 500,000 டன்கள் ஆகும், மேலும் அவை அனைத்தும் பெரோவ்ஸ்கைட் செல்கள் மூலம் மாற்றப்பட்டால், சுமார் 1,000 டன் பெரோவ்ஸ்கைட் மட்டுமே தேவைப்படும்.
உற்பத்திச் செலவைப் பொறுத்தவரை, படிக சிலிக்கான் செல்களுக்கு 99.9999% சிலிக்கான் சுத்திகரிப்பு தேவைப்படுகிறது, எனவே சிலிக்கானை 1400 டிகிரி செல்சியஸ் வரை சூடாக்கி, திரவமாக உருக்கி, வட்டக் கம்பிகள் மற்றும் துண்டுகளாக வரையப்பட்டு, பின்னர் குறைந்தபட்சம் நான்கு தொழிற்சாலைகள் மற்றும் இரண்டு கொண்ட கலங்களாக இணைக்கப்பட வேண்டும். இடையில் மூன்று நாட்கள், மற்றும் அதிக ஆற்றல் நுகர்வு. இதற்கு நேர்மாறாக, பெரோவ்ஸ்கைட் செல்கள் உற்பத்திக்கு, பெரோவ்ஸ்கைட் அடிப்படை திரவத்தை அடி மூலக்கூறுக்குப் பயன்படுத்த வேண்டும், பின்னர் படிகமயமாக்கலுக்காக காத்திருக்க வேண்டும். முழு செயல்முறையும் கண்ணாடி, பிசின் பிலிம், பெரோவ்ஸ்கைட் மற்றும் இரசாயன பொருட்கள் மட்டுமே அடங்கும், மேலும் ஒரு தொழிற்சாலையில் முடிக்க முடியும், மேலும் முழு செயல்முறையும் சுமார் 45 நிமிடங்கள் மட்டுமே ஆகும்.
"பெரோவ்ஸ்கைட்டிலிருந்து தயாரிக்கப்பட்ட சூரிய மின்கலங்கள் சிறந்த ஒளிமின்னழுத்த மாற்று திறனைக் கொண்டுள்ளன, இது இந்த கட்டத்தில் 25.7% ஐ எட்டியுள்ளது, மேலும் எதிர்காலத்தில் பாரம்பரிய சிலிக்கான் அடிப்படையிலான சூரிய மின்கலங்களை மாற்றியமைத்து வணிக நீரோட்டமாக மாறக்கூடும்." Luo Jingshan கூறினார்.
தொழில்மயமாக்கலை ஊக்குவிக்க மூன்று முக்கிய பிரச்சனைகள் தீர்க்கப்பட வேண்டும்

சால்கோசைட்டின் தொழில்மயமாக்கலை முன்னேற்றுவதில், மக்கள் இன்னும் 3 சிக்கல்களைத் தீர்க்க வேண்டும், அதாவது சால்கோசைட்டின் நீண்ட கால நிலைத்தன்மை, பெரிய பகுதி தயாரிப்பு மற்றும் ஈயத்தின் நச்சுத்தன்மை.
முதலாவதாக, பெரோவ்ஸ்கைட் சுற்றுச்சூழலுக்கு மிகவும் உணர்திறன் கொண்டது, மேலும் வெப்பநிலை, ஈரப்பதம், ஒளி மற்றும் சுற்று சுமை போன்ற காரணிகள் பெரோவ்ஸ்கைட்டின் சிதைவு மற்றும் செல் செயல்திறனைக் குறைக்க வழிவகுக்கும். தற்போது பெரும்பாலான ஆய்வக பெரோவ்ஸ்கைட் தொகுதிகள் ஒளிமின்னழுத்த தயாரிப்புகளுக்கான IEC 61215 சர்வதேச தரத்தை பூர்த்தி செய்யவில்லை, அல்லது சிலிக்கான் சூரிய மின்கலங்களின் 10-20 ஆண்டு வாழ்நாளை எட்டவில்லை, எனவே பாரம்பரிய ஒளிமின்னழுத்த துறையில் பெரோவ்ஸ்கைட்டின் விலை இன்னும் சாதகமாக இல்லை. கூடுதலாக, பெரோவ்ஸ்கைட் மற்றும் அதன் சாதனங்களின் சிதைவு பொறிமுறையானது மிகவும் சிக்கலானது, மேலும் துறையில் செயல்முறை பற்றிய தெளிவான புரிதல் இல்லை, அல்லது ஒரு ஒருங்கிணைந்த அளவு தரநிலை இல்லை, இது நிலைத்தன்மை ஆராய்ச்சிக்கு தீங்கு விளைவிக்கும்.
பெரிய அளவில் அவற்றை எவ்வாறு தயாரிப்பது என்பது மற்றொரு முக்கிய பிரச்சினை. தற்போது, ​​ஆய்வகத்தில் சாதனத் தேர்வுமுறை ஆய்வுகள் மேற்கொள்ளப்படும் போது, ​​பயன்படுத்தப்படும் சாதனங்களின் ஒளி பரப்பளவு பொதுவாக 1 செ.மீ 2 க்கும் குறைவாக இருக்கும், மேலும் பெரிய அளவிலான கூறுகளின் வணிக பயன்பாட்டு நிலைக்கு வரும்போது, ​​ஆய்வக தயாரிப்பு முறைகள் மேம்படுத்தப்பட வேண்டும். அல்லது மாற்றப்பட்டது. பெரிய பரப்பளவு பெரோவ்ஸ்கைட் படலங்களை தயாரிப்பதற்கு தற்போது பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய முறைகள் தீர்வு முறை மற்றும் வெற்றிட ஆவியாதல் முறை ஆகும். தீர்வு முறையில், முன்னோடி கரைசலின் செறிவு மற்றும் விகிதம், கரைப்பான் வகை மற்றும் சேமிப்பு நேரம் ஆகியவை பெரோவ்ஸ்கைட் படங்களின் தரத்தில் பெரும் தாக்கத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. வெற்றிட ஆவியாதல் முறையானது பெரோவ்ஸ்கைட் படங்களின் நல்ல தரம் மற்றும் கட்டுப்படுத்தக்கூடிய படிவுகளைத் தயாரிக்கிறது, ஆனால் முன்னோடிகள் மற்றும் அடி மூலக்கூறுகளுக்கு இடையே நல்ல தொடர்பை அடைவது மீண்டும் கடினம். கூடுதலாக, பெரோவ்ஸ்கைட் சாதனத்தின் சார்ஜ் டிரான்ஸ்போர்ட் லேயரும் ஒரு பெரிய பகுதியில் தயாரிக்கப்பட வேண்டும் என்பதால், தொழில்துறை உற்பத்தியில் ஒவ்வொரு அடுக்கின் தொடர்ச்சியான படிவுகளுடன் ஒரு உற்பத்தி வரி நிறுவப்பட வேண்டும். ஒட்டுமொத்தமாக, பெரோவ்ஸ்கைட் மெல்லிய படங்களின் பெரிய பகுதி தயாரிப்பு செயல்முறைக்கு இன்னும் மேம்படுத்தல் தேவைப்படுகிறது.
இறுதியாக, ஈயத்தின் நச்சுத்தன்மையும் கவலைக்குரியது. தற்போதைய உயர்-செயல்திறன் பெரோவ்ஸ்கைட் சாதனங்களின் வயதான செயல்பாட்டின் போது, ​​பெரோவ்ஸ்கைட் சிதைவடைந்து இலவச ஈய அயனிகள் மற்றும் ஈய மோனோமர்களை உருவாக்குகிறது, அவை மனித உடலில் நுழைந்தவுடன் ஆரோக்கியத்திற்கு ஆபத்தானவை.
நிலைத்தன்மை போன்ற பிரச்சனைகளை சாதன பேக்கேஜிங் மூலம் தீர்க்க முடியும் என்று லுவோ ஜிங்ஷன் நம்புகிறார். "எதிர்காலத்தில், இந்த இரண்டு சிக்கல்களும் தீர்க்கப்பட்டால், முதிர்ந்த தயாரிப்பு செயல்முறையும் உள்ளது, பெரோவ்ஸ்கைட் சாதனங்களை ஒளிஊடுருவக்கூடிய கண்ணாடியாக மாற்றலாம் அல்லது கட்டிடங்களின் மேற்பரப்பில் ஒளிமின்னழுத்த கட்டிட ஒருங்கிணைப்பை அடையலாம் அல்லது விண்வெளி மற்றும் நெகிழ்வான மடிக்கக்கூடிய சாதனங்களாக உருவாக்கலாம். மற்ற துறைகள், அதனால் தண்ணீர் மற்றும் ஆக்ஸிஜன் சூழல் இல்லாமல் விண்வெளியில் பெரோவ்ஸ்கைட் அதிகபட்ச பங்கு வகிக்கிறது. பெரோவ்ஸ்கைட்டின் எதிர்காலம் குறித்து லுவோ ஜிங்ஷன் நம்பிக்கையுடன் இருக்கிறார்.