సౌర ఘటం అనువర్తనాల కోసం పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క లాభాలు మరియు నష్టాలు

ఫోటోవోల్టాయిక్ పరిశ్రమలో, పెరోవ్‌స్కైట్ ఇటీవలి సంవత్సరాలలో హాట్ డిమాండ్‌లో ఉంది. సౌర ఘటాల రంగంలో ఇది "ఇష్టమైనది" గా ఉద్భవించటానికి కారణం దాని ప్రత్యేక పరిస్థితుల కారణంగా ఉంది. కాల్షియం టైటానియం ధాతువు అనేక అద్భుతమైన కాంతివిపీడన లక్షణాలు, సాధారణ తయారీ ప్రక్రియ మరియు విస్తృత శ్రేణి ముడి పదార్థాలు మరియు సమృద్ధిగా కంటెంట్‌ను కలిగి ఉంది. అదనంగా, పెరోవ్‌స్కైట్‌ను గ్రౌండ్ పవర్ ప్లాంట్లు, విమానయానం, నిర్మాణం, ధరించగలిగే విద్యుత్ ఉత్పత్తి పరికరాలు మరియు అనేక ఇతర రంగాలలో కూడా ఉపయోగించవచ్చు.
మార్చి 21న, Ningde Times "కాల్షియం టైటానైట్ సోలార్ సెల్ మరియు దాని తయారీ విధానం మరియు శక్తి పరికరం" యొక్క పేటెంట్ కోసం దరఖాస్తు చేసింది. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, దేశీయ విధానాలు మరియు చర్యల మద్దతుతో, కాల్షియం-టైటానియం ధాతువు సౌర ఘటాలచే ప్రాతినిధ్యం వహిస్తున్న కాల్షియం-టైటానియం ధాతువు పరిశ్రమ గొప్ప పురోగతిని సాధించింది. కాబట్టి పెరోవ్‌స్కైట్ అంటే ఏమిటి? పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క పారిశ్రామికీకరణ ఎలా ఉంది? ఇంకా ఎలాంటి సవాళ్లు ఎదురవుతున్నాయి? సైన్స్ అండ్ టెక్నాలజీ డైలీ రిపోర్టర్ సంబంధిత నిపుణులను ఇంటర్వ్యూ చేశారు.

పెరోవ్‌స్కైట్ కాల్షియం లేదా టైటానియం కాదు.

పెరోవ్‌స్కైట్‌లు అని పిలవబడేవి కాల్షియం లేదా టైటానియం కాదు, అయితే ABX3 అనే మాలిక్యులర్ ఫార్ములాతో అదే క్రిస్టల్ నిర్మాణంతో "సిరామిక్ ఆక్సైడ్‌ల" తరగతికి సాధారణ పదం. A అంటే "లార్జ్ రేడియస్ కేషన్", B అంటే "మెటల్ కేషన్" మరియు X అంటే "హాలోజన్ అయాన్". A అంటే "లార్జ్ రేడియస్ కేషన్", B అంటే "మెటల్ కేషన్" మరియు X అంటే "హాలోజన్ అయాన్". ఈ మూడు అయాన్లు వివిధ మూలకాల అమరిక ద్వారా లేదా వాటి మధ్య దూరాన్ని సర్దుబాటు చేయడం ద్వారా అనేక అద్భుతమైన భౌతిక లక్షణాలను ప్రదర్శించగలవు, వీటిలో ఇన్సులేషన్, ఫెర్రోఎలెక్ట్రిసిటీ, యాంటీఫెరో మాగ్నెటిజం, జెయింట్ అయస్కాంత ప్రభావం మొదలైన వాటికి మాత్రమే పరిమితం కాదు.
"పదార్థం యొక్క మౌళిక కూర్పు ప్రకారం, పెరోవ్‌స్కైట్‌లను సుమారుగా మూడు వర్గాలుగా విభజించవచ్చు: కాంప్లెక్స్ మెటల్ ఆక్సైడ్ పెరోవ్‌స్కైట్‌లు, ఆర్గానిక్ హైబ్రిడ్ పెరోవ్‌స్కైట్‌లు మరియు అకర్బన హాలోజనేటెడ్ పెరోవ్‌స్కైట్‌లు." నంకై యూనివర్శిటీ స్కూల్ ఆఫ్ ఎలక్ట్రానిక్ ఇన్ఫర్మేషన్ అండ్ ఆప్టికల్ ఇంజినీరింగ్‌లో ప్రొఫెసర్ అయిన లువో జింగ్‌షాన్, ఇప్పుడు ఫోటోవోల్టాయిక్స్‌లో ఉపయోగించే కాల్షియం టైటానైట్‌లు సాధారణంగా చివరి రెండు అని పరిచయం చేశారు.
పెరోవ్‌స్కైట్‌ను టెరెస్ట్రియల్ పవర్ ప్లాంట్లు, ఏరోస్పేస్, నిర్మాణం మరియు ధరించగలిగే విద్యుత్ ఉత్పత్తి పరికరాలు వంటి అనేక రంగాలలో ఉపయోగించవచ్చు. వాటిలో, ఫోటోవోల్టాయిక్ ఫీల్డ్ పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క ప్రధాన అప్లికేషన్ ప్రాంతం. కాల్షియం టైటానైట్ నిర్మాణాలు అత్యంత రూపొందించదగినవి మరియు చాలా మంచి ఫోటోవోల్టాయిక్ పనితీరును కలిగి ఉంటాయి, ఇది ఇటీవలి సంవత్సరాలలో ఫోటోవోల్టాయిక్ రంగంలో ప్రముఖ పరిశోధనా దిశ.
పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క పారిశ్రామికీకరణ వేగవంతం అవుతోంది మరియు దేశీయ సంస్థలు లేఅవుట్ కోసం పోటీ పడుతున్నాయి. మొదటి 5,000 కాల్షియం టైటానియం ధాతువు మాడ్యూల్స్ హాంగ్‌జౌ ఫినా ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ టెక్నాలజీ కో., లిమిటెడ్ నుండి రవాణా చేయబడినట్లు నివేదించబడింది; Renshuo Photovoltaic (Suzhou) Co., Ltd. ప్రపంచంలోనే అతిపెద్ద 150 MW పూర్తి కాల్షియం టైటానియం ధాతువు లామినేటెడ్ పైలట్ లైన్ నిర్మాణాన్ని కూడా వేగవంతం చేస్తోంది; Kunshan GCL ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మెటీరియల్స్ Co. Ltd. 150 MW కాల్షియం-టైటానియం ధాతువు ఫోటోవోల్టాయిక్ మాడ్యూల్ ఉత్పత్తి లైన్ పూర్తయింది మరియు డిసెంబర్ 2022లో అమలులోకి వచ్చింది మరియు ఉత్పత్తిని చేరుకున్న తర్వాత వార్షిక అవుట్‌పుట్ విలువ 300 మిలియన్ యువాన్‌లకు చేరుకుంటుంది.

కాల్షియం టైటానియం ధాతువు కాంతివిపీడన పరిశ్రమలో స్పష్టమైన ప్రయోజనాలను కలిగి ఉంది

ఫోటోవోల్టాయిక్ పరిశ్రమలో, పెరోవ్‌స్కైట్ ఇటీవలి సంవత్సరాలలో హాట్ డిమాండ్‌లో ఉంది. సౌర ఘటాల రంగంలో ఇది "ఇష్టమైనది" గా ఉద్భవించటానికి కారణం దాని స్వంత ప్రత్యేక పరిస్థితుల కారణంగా.
“మొదట, పెరోవ్‌స్కైట్ అనేక అద్భుతమైన ఆప్టోఎలక్ట్రానిక్ లక్షణాలను కలిగి ఉంది, ఉదాహరణకు సర్దుబాటు చేయగల బ్యాండ్ గ్యాప్, అధిక శోషణ గుణకం, తక్కువ ఎక్సిటాన్ బైండింగ్ శక్తి, అధిక క్యారియర్ మొబిలిటీ, అధిక లోపం సహనం మొదలైనవి; రెండవది, పెరోవ్‌స్కైట్ తయారీ ప్రక్రియ చాలా సులభం మరియు అపారదర్శకత, అల్ట్రా-తేలిక, అల్ట్రా-సన్నని, వశ్యత మొదలైన వాటిని సాధించగలదు. చివరగా, పెరోవ్‌స్కైట్ ముడి పదార్థాలు విస్తృతంగా అందుబాటులో ఉన్నాయి మరియు సమృద్ధిగా ఉన్నాయి." లువో జింగ్‌షాన్‌ పరిచయం చేశారు. మరియు పెరోవ్‌స్కైట్ తయారీకి ముడి పదార్థాల యొక్క తక్కువ స్వచ్ఛత కూడా అవసరం.
ప్రస్తుతం, PV ఫీల్డ్ పెద్ద సంఖ్యలో సిలికాన్-ఆధారిత సౌర ఘటాలను ఉపయోగిస్తోంది, వీటిని మోనోక్రిస్టలైన్ సిలికాన్, పాలీక్రిస్టలైన్ సిలికాన్ మరియు నిరాకార సిలికాన్ సౌర ఘటాలుగా విభజించవచ్చు. స్ఫటికాకార సిలికాన్ కణాల సైద్ధాంతిక ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి పోల్ 29.4%, మరియు ప్రస్తుత ప్రయోగశాల వాతావరణం గరిష్టంగా 26.7%కి చేరుకుంటుంది, ఇది మార్పిడి యొక్క పైకప్పుకు చాలా దగ్గరగా ఉంటుంది; సాంకేతిక అభివృద్ధి యొక్క ఉపాంత లాభం కూడా చిన్నదిగా మరియు చిన్నదిగా మారుతుందని ఊహించవచ్చు. దీనికి విరుద్ధంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ కణాల ఫోటోవోల్టాయిక్ మార్పిడి సామర్థ్యం 33% అధిక సైద్ధాంతిక పోల్ విలువను కలిగి ఉంటుంది మరియు రెండు పెరోవ్‌స్కైట్ కణాలు పైకి క్రిందికి పేర్చబడి ఉంటే, సైద్ధాంతిక మార్పిడి సామర్థ్యం 45%కి చేరుకుంటుంది.
"సమర్థత"తో పాటు, మరొక ముఖ్యమైన అంశం "ఖర్చు". ఉదాహరణకు, మొదటి తరం సన్నని ఫిల్మ్ బ్యాటరీల ధర తగ్గకపోవడానికి కారణం భూమిపై అరుదైన మూలకాల కాడ్మియం మరియు గాలియం నిల్వలు చాలా తక్కువగా ఉండటం మరియు ఫలితంగా పరిశ్రమ మరింత అభివృద్ధి చెందుతుంది. అంటే, ఎక్కువ డిమాండ్, అధిక ఉత్పత్తి వ్యయం, మరియు ఇది ఎప్పుడూ ప్రధాన స్రవంతి ఉత్పత్తిగా మారలేకపోయింది. 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 1/500వ వంతు ఉంటుంది, అంటే పదార్థానికి డిమాండ్ చాలా తక్కువగా ఉంటుంది. ఉదాహరణకు, స్ఫటికాకార సిలికాన్ కణాల కోసం సిలికాన్ పదార్థం కోసం ప్రస్తుత ప్రపంచ డిమాండ్ సంవత్సరానికి 500,000 టన్నులు, మరియు వాటన్నింటినీ పెరోవ్‌స్కైట్ కణాలతో భర్తీ చేస్తే, కేవలం 1,000 టన్నుల పెరోవ్‌స్కైట్ మాత్రమే అవసరమవుతుంది.
తయారీ ఖర్చుల పరంగా, స్ఫటికాకార సిలికాన్ కణాలకు 99.9999% సిలికాన్ శుద్దీకరణ అవసరమవుతుంది, కాబట్టి సిలికాన్‌ను 1400 డిగ్రీల సెల్సియస్‌కు వేడి చేసి, ద్రవంగా కరిగించి, గుండ్రని రాడ్‌లు మరియు ముక్కలుగా లాగి, ఆపై కనీసం నాలుగు కర్మాగారాలు మరియు రెండు కణాలతో కలపాలి. మధ్యలో మూడు రోజులు, మరియు ఎక్కువ శక్తి వినియోగం. దీనికి విరుద్ధంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ కణాల ఉత్పత్తికి, పెరోవ్‌స్కైట్ బేస్ లిక్విడ్‌ను సబ్‌స్ట్రేట్‌కు వర్తింపజేయడం మరియు స్ఫటికీకరణ కోసం వేచి ఉండటం మాత్రమే అవసరం. మొత్తం ప్రక్రియలో గాజు, అంటుకునే ఫిల్మ్, పెరోవ్‌స్కైట్ మరియు రసాయన పదార్థాలు మాత్రమే ఉంటాయి మరియు ఒక ఫ్యాక్టరీలో పూర్తి చేయవచ్చు మరియు మొత్తం ప్రక్రియ కేవలం 45 నిమిషాలు మాత్రమే పడుతుంది.
"పెరోవ్‌స్కైట్ నుండి తయారు చేయబడిన సౌర ఘటాలు అద్భుతమైన ఫోటోఎలెక్ట్రిక్ మార్పిడి సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి, ఇది ఈ దశలో 25.7%కి చేరుకుంది మరియు భవిష్యత్తులో సాంప్రదాయ సిలికాన్ ఆధారిత సౌర ఘటాల స్థానంలో వాణిజ్య ప్రధాన స్రవంతిగా మారవచ్చు." లువో జింగ్‌షాన్ అన్నారు.
పారిశ్రామికీకరణను ప్రోత్సహించడానికి మూడు ప్రధాన సమస్యలు పరిష్కరించాల్సిన అవసరం ఉంది

చాల్కోసైట్ యొక్క పారిశ్రామికీకరణను అభివృద్ధి చేయడంలో, ప్రజలు ఇప్పటికీ 3 సమస్యలను పరిష్కరించాలి, అవి చాల్కోసైట్ యొక్క దీర్ఘకాలిక స్థిరత్వం, పెద్ద ప్రాంతం తయారీ మరియు సీసం యొక్క విషపూరితం.
మొదటిది, పెరోవ్‌స్కైట్ పర్యావరణానికి చాలా సున్నితంగా ఉంటుంది మరియు ఉష్ణోగ్రత, తేమ, కాంతి మరియు సర్క్యూట్ లోడ్ వంటి కారకాలు పెరోవ్‌స్కైట్ యొక్క కుళ్ళిపోవడానికి మరియు సెల్ సామర్థ్యాన్ని తగ్గించడానికి దారితీయవచ్చు. ప్రస్తుతం చాలా లేబొరేటరీ పెరోవ్‌స్కైట్ మాడ్యూల్‌లు ఫోటోవోల్టాయిక్ ఉత్పత్తుల కోసం IEC 61215 అంతర్జాతీయ ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా లేవు, అలాగే అవి 10-20 సంవత్సరాల సిలికాన్ సౌర ఘటాల జీవితకాలానికి చేరుకోలేదు, కాబట్టి సాంప్రదాయ కాంతివిపీడన రంగంలో పెరోవ్‌స్కైట్ ధర ఇప్పటికీ ప్రయోజనకరంగా లేదు. అదనంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ మరియు దాని పరికరాల యొక్క అధోకరణ విధానం చాలా క్లిష్టంగా ఉంటుంది మరియు ఫీల్డ్‌లో ప్రక్రియపై చాలా స్పష్టమైన అవగాహన లేదు, లేదా స్థిరత్వ పరిశోధనకు హానికరమైన ఏకీకృత పరిమాణాత్మక ప్రమాణం లేదు.
వాటిని పెద్ద ఎత్తున ఎలా సిద్ధం చేయాలనేది మరో ప్రధాన సమస్య. ప్రస్తుతం, పరికర ఆప్టిమైజేషన్ అధ్యయనాలు ప్రయోగశాలలో నిర్వహించబడుతున్నప్పుడు, ఉపయోగించిన పరికరాల యొక్క ప్రభావవంతమైన కాంతి ప్రాంతం సాధారణంగా 1 cm2 కంటే తక్కువగా ఉంటుంది మరియు పెద్ద-స్థాయి భాగాల యొక్క వాణిజ్య అప్లికేషన్ దశకు వచ్చినప్పుడు, ప్రయోగశాల తయారీ పద్ధతులను మెరుగుపరచడం అవసరం. లేదా భర్తీ చేయబడింది. పెద్ద-ప్రాంతం పెరోవ్‌స్కైట్ ఫిల్మ్‌ల తయారీకి ప్రస్తుతం వర్తించే ప్రధాన పద్ధతులు పరిష్కార పద్ధతి మరియు వాక్యూమ్ బాష్పీభవన పద్ధతి. పరిష్కార పద్ధతిలో, పూర్వగామి ద్రావణం యొక్క ఏకాగ్రత మరియు నిష్పత్తి, ద్రావకం రకం మరియు నిల్వ సమయం పెరోవ్‌స్కైట్ ఫిల్మ్‌ల నాణ్యతపై గొప్ప ప్రభావాన్ని చూపుతాయి. వాక్యూమ్ బాష్పీభవన పద్ధతి పెరోవ్‌స్కైట్ ఫిల్మ్‌ల మంచి నాణ్యత మరియు నియంత్రించదగిన నిక్షేపణను సిద్ధం చేస్తుంది, అయితే పూర్వగాములు మరియు ఉపరితలాల మధ్య మంచి సంబంధాన్ని సాధించడం మళ్లీ కష్టం. అదనంగా, పెరోవ్‌స్కైట్ పరికరం యొక్క ఛార్జ్ ట్రాన్స్‌పోర్ట్ లేయర్‌ను కూడా పెద్ద విస్తీర్ణంలో సిద్ధం చేయాల్సిన అవసరం ఉన్నందున, పారిశ్రామిక ఉత్పత్తిలో ప్రతి పొర యొక్క నిరంతర నిక్షేపణతో ఉత్పత్తి రేఖను ఏర్పాటు చేయడం అవసరం. మొత్తంమీద, పెరోవ్‌స్కైట్ సన్నని ఫిల్మ్‌ల పెద్ద-ప్రాంత తయారీ ప్రక్రియకు ఇంకా మరింత ఆప్టిమైజేషన్ అవసరం.
చివరగా, సీసం యొక్క విషపూరితం కూడా ఆందోళన కలిగించే అంశం. ప్రస్తుత అధిక-సామర్థ్య పెరోవ్‌స్కైట్ పరికరాల వృద్ధాప్య ప్రక్రియలో, పెరోవ్‌స్కైట్ ఫ్రీ లెడ్ అయాన్‌లు మరియు లీడ్ మోనోమర్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి కుళ్ళిపోతుంది, అవి మానవ శరీరంలోకి ప్రవేశించిన తర్వాత ఆరోగ్యానికి ప్రమాదకరం.
డివైజ్ ప్యాకేజింగ్ ద్వారా స్థిరత్వం వంటి సమస్యలను పరిష్కరించవచ్చని లువో జింగ్‌షాన్ అభిప్రాయపడ్డారు. "భవిష్యత్తులో, ఈ రెండు సమస్యలు పరిష్కరించబడితే, పరిపక్వమైన తయారీ ప్రక్రియ కూడా ఉంది, పెరోవ్‌స్కైట్ పరికరాలను అపారదర్శక గాజుగా మార్చవచ్చు లేదా ఫోటోవోల్టాయిక్ బిల్డింగ్ ఇంటిగ్రేషన్ సాధించడానికి భవనాల ఉపరితలంపై చేయవచ్చు లేదా ఏరోస్పేస్ కోసం సౌకర్యవంతమైన ఫోల్డబుల్ పరికరాలను తయారు చేయవచ్చు. ఇతర క్షేత్రాలు, తద్వారా నీరు మరియు ఆక్సిజన్ వాతావరణం లేకుండా అంతరిక్షంలో పెరోవ్‌స్కైట్ గరిష్ట పాత్ర పోషిస్తుంది. పెరోవ్‌స్కైట్ భవిష్యత్తుపై లువో జింగ్‌షాన్ నమ్మకంగా ఉన్నారు.