సౌర ఘట అనువర్తనాల కోసం పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క లాభాలు మరియు నష్టాలు

ఫోటోవోల్టాయిక్ పరిశ్రమలో, పెరోవ్‌స్కైట్‌కు ఇటీవలి సంవత్సరాలలో వేడి డిమాండ్ ఉంది. సౌర ఘటాల రంగంలో ఇది "ఇష్టమైనది" గా ఉద్భవించటానికి కారణం దాని ప్రత్యేక పరిస్థితుల కారణంగా ఉంది. కాల్షియం టైటానియం ధాతువు చాలా అద్భుతమైన ఫోటోవోల్టాయిక్ లక్షణాలు, సాధారణ తయారీ ప్రక్రియ మరియు విస్తృత శ్రేణి ముడి పదార్థాలు మరియు సమృద్ధిగా ఉన్నాయి. అదనంగా, పెరోవ్‌స్కైట్‌ను గ్రౌండ్ పవర్ ప్లాంట్లు, ఏవియేషన్, కన్స్ట్రక్షన్, ధరించగలిగే విద్యుత్ ఉత్పత్తి పరికరాలు మరియు అనేక ఇతర రంగాలలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
మార్చి 21 న, నింగ్డే టైమ్స్ “కాల్షియం టైటానైట్ సౌర సెల్ మరియు దాని తయారీ పద్ధతి మరియు విద్యుత్ పరికరం” యొక్క పేటెంట్ కోసం దరఖాస్తు చేసుకున్నారు. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, దేశీయ విధానాలు మరియు చర్యల మద్దతుతో, కాల్షియం-టైటానియం ధాతువు పరిశ్రమ, కాల్షియం-టైటానియం ధాతువు సౌర ఘటాల ద్వారా ప్రాతినిధ్యం వహిస్తుంది, ఇది గొప్ప ప్రగతి సాధించింది. కాబట్టి పెరోవ్‌స్కైట్ అంటే ఏమిటి? పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క పారిశ్రామికీకరణ ఎలా ఉంది? ఇంకా ఏ సవాళ్లు ఎదుర్కొంటున్నాయి? సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ డైలీ రిపోర్టర్ సంబంధిత నిపుణులను ఇంటర్వ్యూ చేశారు.

పెరోవ్‌స్కైట్ కాల్షియం లేదా టైటానియం కాదు.

పెరోవ్‌స్కైట్లు అని పిలవబడేవి కాల్షియం లేదా టైటానియం కాదు, కానీ అదే క్రిస్టల్ నిర్మాణంతో “సిరామిక్ ఆక్సైడ్ల” తరగతికి సాధారణ పదం, పరమాణు సూత్రం ABX3. “పెద్ద వ్యాసార్థం కేషన్”, “మెటల్ కేషన్” కోసం బి మరియు “హాలోజెన్ అయాన్” కోసం X. "పెద్ద వ్యాసార్థం కేషన్" అని ఒక నిలుస్తుంది, B అంటే “మెటల్ కేషన్” మరియు X అంటే “హాలోజన్ అయాన్”. ఈ మూడు అయాన్లు వేర్వేరు మూలకాల అమరిక ద్వారా లేదా వాటి మధ్య దూరాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా అనేక అద్భుతమైన భౌతిక లక్షణాలను ప్రదర్శించగలవు, వీటిలో ఇన్సులేషన్, ఫెర్రోఎలెక్ట్రిసిటీ, యాంటీఫెరో మాగ్నెటిజం, జెయింట్ మాగ్నెటిక్ ఎఫెక్ట్ మొదలైన వాటితో సహా పరిమితం కాదు.
"పదార్థం యొక్క ఎలిమెంటల్ కూర్పు ప్రకారం, పెరోవ్‌స్కైట్‌లను సుమారు మూడు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: కాంప్లెక్స్ మెటల్ ఆక్సైడ్ పెరోవ్‌స్కైట్స్, సేంద్రీయ హైబ్రిడ్ పెరోవ్‌స్కైట్స్ మరియు అకర్బన హాలోజనేటెడ్ పెరోవ్‌స్కైట్స్." నాంకై యూనివర్శిటీ స్కూల్ ఆఫ్ ఎలక్ట్రానిక్ ఇన్ఫర్మేషన్ అండ్ ఆప్టికల్ ఇంజనీరింగ్ ప్రొఫెసర్ లుయో జింగ్షాన్, ఇప్పుడు ఫోటోవోల్టాయిక్స్‌లో ఉపయోగించిన కాల్షియం టైటానైట్లు సాధారణంగా తరువాతి రెండు అని పరిచయం చేశారు.
పెరోవ్‌స్కైట్‌ను భూసంబంధ విద్యుత్ ప్లాంట్లు, ఏరోస్పేస్, నిర్మాణం మరియు ధరించగలిగే విద్యుత్ ఉత్పత్తి పరికరాలు వంటి అనేక రంగాలలో ఉపయోగించవచ్చు. వాటిలో, కాంతివిపీడన క్షేత్రం పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క ప్రధాన అనువర్తన ప్రాంతం. కాల్షియం టైటానైట్ నిర్మాణాలు చాలా రూపకల్పన చేయదగినవి మరియు చాలా మంచి కాంతివిపీడన పనితీరును కలిగి ఉన్నాయి, ఇది ఇటీవలి సంవత్సరాలలో కాంతివిపీడన రంగంలో ఒక ప్రసిద్ధ పరిశోధన దిశ.
పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క పారిశ్రామికీకరణ వేగవంతం అవుతోంది మరియు దేశీయ సంస్థలు లేఅవుట్ కోసం పోటీ పడుతున్నాయి. హాంగ్జౌ ఫినా ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ టెక్నాలజీ కో., లిమిటెడ్ నుండి రవాణా చేయబడిన కాల్షియం టైటానియం ధాతువు మాడ్యూళ్ళ యొక్క మొదటి 5,000 ముక్కలు; రెన్షుయో ఫోటోవోల్టాయిక్ (సుజౌ) కో., లిమిటెడ్ కూడా ప్రపంచంలోని అతిపెద్ద 150 మెగావాట్ల పూర్తి కాల్షియం టైటానియం టైటానియం ధాతువు లామినేటెడ్ పైలట్ లైన్ నిర్మాణాన్ని వేగవంతం చేస్తోంది; కున్షాన్ జిసిఎల్ ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్ కో.

కాల్షియం టైటానియం ధాతువు కాంతివిపీడన పరిశ్రమలో స్పష్టమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది

ఫోటోవోల్టాయిక్ పరిశ్రమలో, పెరోవ్‌స్కైట్‌కు ఇటీవలి సంవత్సరాలలో వేడి డిమాండ్ ఉంది. సౌర ఘటాల రంగంలో ఇది "ఇష్టమైనది" గా ఉద్భవించటానికి కారణం దాని స్వంత ప్రత్యేక పరిస్థితుల కారణంగా ఉంది.
"మొదట, పెరోవ్‌స్కైట్‌లో సర్దుబాటు చేయగల బ్యాండ్ గ్యాప్, అధిక శోషణ గుణకం, తక్కువ ఎక్సిటాన్ బైండింగ్ శక్తి, అధిక క్యారియర్ మొబిలిటీ, అధిక లోపం సహనం మొదలైన అనేక అద్భుతమైన ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలు ఉన్నాయి; రెండవది, పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క తయారీ ప్రక్రియ చాలా సులభం మరియు అపారదర్శకత, అల్ట్రా-లైట్నెస్, అల్ట్రా-థియెన్స్, ఫ్లెక్సిబిలిటీ మొదలైనవి సాధించగలదు. చివరగా, పెరోవ్‌స్కైట్ ముడి పదార్థాలు విస్తృతంగా అందుబాటులో ఉన్నాయి మరియు సమృద్ధిగా ఉన్నాయి. ” లువో జింగ్షాన్ పరిచయం చేశారు. మరియు పెరోవ్‌స్కైట్ తయారీకి ముడి పదార్థాల తక్కువ స్వచ్ఛత కూడా అవసరం.
ప్రస్తుతం, పివి ఫీల్డ్ పెద్ద సంఖ్యలో సిలికాన్-ఆధారిత సౌర ఘటాలను ఉపయోగిస్తుంది, వీటిని మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్, పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ మరియు నిరాకార సిలికాన్ సౌర ఘటాలుగా విభజించవచ్చు. స్ఫటికాకార సిలికాన్ కణాల యొక్క సైద్ధాంతిక ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి ధ్రువం 29.4%, మరియు ప్రస్తుత ప్రయోగశాల వాతావరణం గరిష్టంగా 26.7%కి చేరుకోవచ్చు, ఇది మార్పిడి పైకప్పుకు చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది; సాంకేతిక మెరుగుదల యొక్క ఉపాంత లాభం కూడా చిన్నది మరియు చిన్నదిగా మారుతుంది. దీనికి విరుద్ధంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ కణాల యొక్క ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడి సామర్థ్యం 33%అధిక సైద్ధాంతిక ధ్రువ విలువను కలిగి ఉంటుంది, మరియు రెండు పెరోవ్‌స్కైట్ కణాలు పైకి క్రిందికి పేర్చబడి ఉంటే, సైద్ధాంతిక మార్పిడి సామర్థ్యం 45%కి చేరుకుంటుంది.
“సామర్థ్యం” తో పాటు, మరొక ముఖ్యమైన అంశం “ఖర్చు”. ఉదాహరణకు, మొదటి తరం సన్నని ఫిల్మ్ బ్యాటరీల ఖర్చు తగ్గకపోవడానికి కారణం, భూమిపై అరుదైన అంశాలు అయిన కాడ్మియం మరియు గాలియం యొక్క నిల్వలు చాలా చిన్నవి, ఫలితంగా, మరింత అభివృద్ధి చెందిన పరిశ్రమ అంటే, ఎక్కువ డిమాండ్, ఉత్పత్తి వ్యయం ఎక్కువ, మరియు ఇది ఎప్పుడూ ప్రధాన స్రవంతి ఉత్పత్తిగా మారలేదు. పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క ముడి పదార్థాలు భూమిపై పెద్ద పరిమాణంలో పంపిణీ చేయబడతాయి మరియు ధర కూడా చాలా చౌకగా ఉంటుంది.
అదనంగా, కాల్షియం-టైటానియం ధాతువు బ్యాటరీల కోసం కాల్షియం-టైటానియం ధాతువు పూత యొక్క మందం కొన్ని వందల నానోమీటర్లు మాత్రమే, సిలికాన్ పొరలలో 1/500 వ వంతు, అంటే పదార్థం కోసం డిమాండ్ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, స్ఫటికాకార సిలికాన్ కణాల కోసం సిలికాన్ పదార్థం కోసం ప్రస్తుత ప్రపంచ డిమాండ్ సంవత్సరానికి 500,000 టన్నులు, మరియు అవన్నీ పెరోవ్‌స్కైట్ కణాలతో భర్తీ చేయబడితే, సుమారు 1,000 టన్నుల పెరోవ్‌స్కైట్ మాత్రమే అవసరం.
ఉత్పాదక వ్యయాల పరంగా, స్ఫటికాకార సిలికాన్ కణాలకు సిలికాన్ శుద్దీకరణ 99.9999%కు అవసరం, కాబట్టి సిలికాన్ 1400 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు వేడి చేయాలి, ద్రవంగా కరిగించి, రౌండ్ రాడ్లు మరియు ముక్కలుగా గీసి, ఆపై కనీసం నాలుగు కర్మాగారాలు మరియు రెండుతో కణాలుగా సమావేశమవుతుంది మధ్య మూడు రోజులు మరియు ఎక్కువ శక్తి వినియోగం. దీనికి విరుద్ధంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ కణాల ఉత్పత్తి కోసం, పెరోవ్‌స్కైట్ బేస్ ద్రవాన్ని ఉపరితలానికి వర్తింపజేయడం మరియు స్ఫటికీకరణ కోసం వేచి ఉండటం మాత్రమే అవసరం. మొత్తం ప్రక్రియలో గాజు, అంటుకునే చిత్రం, పెరోవ్‌స్కైట్ మరియు రసాయన పదార్థాలు మాత్రమే ఉంటాయి మరియు ఒక కర్మాగారంలో పూర్తి చేయవచ్చు మరియు మొత్తం ప్రక్రియ 45 నిమిషాలు మాత్రమే పడుతుంది.
"పెరోవ్‌స్కైట్ నుండి తయారుచేసిన సౌర ఘటాలు అద్భుతమైన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, ఇది ఈ దశలో 25.7% కి చేరుకుంది మరియు భవిష్యత్తులో సాంప్రదాయ సిలికాన్ ఆధారిత సౌర ఘటాలను భర్తీ చేయవచ్చు. లువో జింగ్షాన్ అన్నారు.
పారిశ్రామికీకరణను ప్రోత్సహించడానికి పరిష్కరించాల్సిన మూడు ప్రధాన సమస్యలు ఉన్నాయి

చాల్‌కోసైట్ యొక్క పారిశ్రామికీకరణను అభివృద్ధి చేయడంలో, ప్రజలు ఇంకా 3 సమస్యలను పరిష్కరించాల్సిన అవసరం ఉంది, అవి చాల్‌కోసైట్ యొక్క దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం, పెద్ద ప్రాంత తయారీ మరియు సీసం యొక్క విషపూరితం.
మొదట, పెరోవ్‌స్కైట్ పర్యావరణానికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు ఉష్ణోగ్రత, తేమ, కాంతి మరియు సర్క్యూట్ లోడ్ వంటి కారకాలు పెరోవ్‌స్కైట్ కుళ్ళిపోవడానికి మరియు కణ సామర్థ్యాన్ని తగ్గించడానికి దారితీస్తాయి. ప్రస్తుతం చాలా ప్రయోగశాల పెరోవ్‌స్కైట్ మాడ్యూల్స్ ఫోటోవోల్టాయిక్ ఉత్పత్తుల కోసం IEC 61215 అంతర్జాతీయ ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా లేవు, లేదా అవి 10-20 సంవత్సరాల జీవితకాల సిలికాన్ సౌర ఘటాలకు చేరుకోవు, కాబట్టి సాంప్రదాయ ఫోటోవోల్టాయిక్ రంగంలో పెరోవ్‌స్కైట్ ఖర్చు ఇప్పటికీ ప్రయోజనకరంగా లేదు. అదనంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ మరియు దాని పరికరాల క్షీణత విధానం చాలా క్లిష్టంగా ఉంది, మరియు ఈ రంగంలో ఈ ప్రక్రియపై చాలా స్పష్టమైన అవగాహన లేదు, లేదా ఏకీకృత పరిమాణాత్మక ప్రమాణం లేదు, ఇది స్థిరత్వ పరిశోధనలకు హానికరం.
మరో ప్రధాన సమస్య ఏమిటంటే వాటిని పెద్ద ఎత్తున ఎలా సిద్ధం చేయాలి. ప్రస్తుతం, ప్రయోగశాలలో పరికర ఆప్టిమైజేషన్ అధ్యయనాలు నిర్వహించినప్పుడు, ఉపయోగించిన పరికరాల ప్రభావవంతమైన కాంతి ప్రాంతం సాధారణంగా 1 సెం.మీ 2 కన్నా తక్కువ, మరియు పెద్ద-స్థాయి భాగాల వాణిజ్య అనువర్తన దశ విషయానికి వస్తే, ప్రయోగశాల తయారీ పద్ధతులను మెరుగుపరచడం అవసరం లేదా భర్తీ చేయబడింది. పెద్ద-ప్రాంత పెరోవ్‌స్కైట్ చిత్రాల తయారీకి ప్రస్తుతం వర్తించే ప్రధాన పద్ధతులు పరిష్కార పద్ధతి మరియు వాక్యూమ్ బాష్పీభవన పద్ధతి. పరిష్కార పద్ధతిలో, పూర్వగామి పరిష్కారం యొక్క ఏకాగ్రత మరియు నిష్పత్తి, ద్రావకం రకం మరియు నిల్వ సమయం పెరోవ్‌స్కైట్ చిత్రాల నాణ్యతపై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. వాక్యూమ్ బాష్పీభవన పద్ధతి పెరోవ్‌స్కైట్ ఫిల్మ్‌ల యొక్క మంచి నాణ్యత మరియు నియంత్రించదగిన నిక్షేపణను సిద్ధం చేస్తుంది, అయితే పూర్వగాములు మరియు ఉపరితలాల మధ్య మంచి సంబంధాన్ని సాధించడం మళ్ళీ కష్టం. అదనంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ పరికరం యొక్క ఛార్జ్ రవాణా పొరను కూడా పెద్ద ప్రాంతంలో తయారు చేయాల్సిన అవసరం ఉన్నందున, ప్రతి పొర యొక్క నిరంతర నిక్షేపణతో ఉత్పత్తి శ్రేణి పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో స్థాపించాల్సిన అవసరం ఉంది. మొత్తంమీద, పెరోవ్‌స్కైట్ సన్నని చలనచిత్రాల పెద్ద-ప్రాంత తయారీ ప్రక్రియకు ఇంకా మరింత ఆప్టిమైజేషన్ అవసరం.
చివరగా, సీసం యొక్క విషపూరితం కూడా ఆందోళన కలిగించే సమస్య. ప్రస్తుత అధిక-సామర్థ్య పెరోవ్‌స్కైట్ పరికరాల వృద్ధాప్య ప్రక్రియలో, పెరోవ్‌స్కైట్ ఉచిత సీస అయాన్లు మరియు సీస మోనోమర్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి కుళ్ళిపోతుంది, అవి మానవ శరీరంలోకి ప్రవేశించిన తర్వాత ఆరోగ్యానికి ప్రమాదకరం.
పరికర ప్యాకేజింగ్ ద్వారా స్థిరత్వం వంటి సమస్యలను పరిష్కరించవచ్చని లువో జింగ్షాన్ అభిప్రాయపడ్డారు. “భవిష్యత్తులో, ఈ రెండు సమస్యలు పరిష్కరించబడితే, పరిపక్వ తయారీ ప్రక్రియ కూడా ఉంది, పెరోవ్‌స్కైట్ పరికరాలను అపారదర్శక గాజుగా మార్చవచ్చు లేదా ఫోటోవోల్టాయిక్ భవన సమైక్యతను సాధించడానికి భవనాల ఉపరితలంపై చేయవచ్చు, లేదా ఏరోస్పేస్ మరియు ఫ్లెక్సిబుల్ ఫోల్డబుల్ పరికరాల్లో తయారు చేయబడింది మరియు ఇతర రంగాలు, తద్వారా గరిష్ట పాత్ర పోషించడానికి నీరు మరియు ఆక్సిజన్ వాతావరణం లేకుండా అంతరిక్షంలో పెరోవ్‌స్కైట్. ” లువో జింగ్షాన్ పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క భవిష్యత్తు గురించి నమ్మకంగా ఉన్నాడు.