安博体育官网登陆入口.钙钛矿产业与无铅化最新研究进展
发布时间:2024-05-14 04:58:56 来源:安博体育官网登陆 作者:安博体育官网
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  钙钛矿(Perovskite)已有180多年历史,钙钛矿是指一类陶瓷氧化物,其分子通式为ABO3 ;此类氧化物最早被发现,是存在于钙钛矿石中的钛酸钙(CaTiO3)化合物,因此而得名 。由于此类化合物结构上有许多特性,在凝聚态物理方面应用及研究甚广,所以物理学家与化学家常以其分子公式中各化合物的比例(1:1:3)来简称之,因此又名“113结构”。呈立方体晶形。在立方体晶体常具平行晶棱的条纹,系高温变体转变为低温变体时产生聚片双晶的结果。

  但在光伏领域,“钙钛矿”并非指一种特定材料,而是指具有ABX结构的化合物家族,A位通常代表有机阳离子,B位为金属铅离子Pb2+,而X位为卤素阴离子。由这些化合物组成的材料家族被通称为“钙钛矿”材料。这是一种人工设计的材料,材料配方选择灵活,带隙可调。

  随着钙钛矿光伏技术的研发迭代,其效率和稳定性得到持续提升,钙钛矿光伏也日益成为产业界的关注热点,包括新能源产业企业、创新科技企业、资本等纷纷布局钙钛矿光伏领域。多元主体的参与,大大加速了钙钛矿光伏技术的产业化进展,目前已有钙钛矿中试线和百兆瓦级的产线投产运行。

  协鑫纳米成立于2016年,依托于能源产业上市公司协鑫集团,在国内较早建成10兆瓦中试线厘米。此外,杭州纤纳光电在叠层电池领域进展较快,该公司发布面积为20 cm2、效率达26.63%的钙钛矿光伏电池。纤纳光电也规划了100兆瓦生产线年上半年规模化量产。国际上,包括英国牛津光伏Oxford PV等,也于2021年建成100兆瓦生产线。

  中国钙钛矿电池上游的主要钙钛矿材料企业有金信诺、七彩化学、国星光电、大东南等,激光设备企业主要为大族激光、华工科技、邦德激光、海目星,而清洗机主要企业DNS、TEL、Lam;而中游钙钛矿电池企业有大族激光、捷佳伟创、金信诺、拓日新能、杰普特、隆华科技、京山轻机、ST中利、中来股份、爱康科技、宝馨科技、金晶科技、万润股份、隆基绿能、协鑫集成、通威股份等。下游光伏产业企业有隆基股份、国电南瑞、阳光电源、天合光能、晶澳科技、福斯特等,LED企业有木林森、三安光电、佛山照明、立达信、利亚德、欧普照明、洲明科技等。

  在對钙钛矿光伏电池的研究过程中,研究的重点方向是提高光电转换效率,目前最高转换效率已经达到了29%,但高光电转换效率的钙钛矿电池,稳定性较差,遇水或者高温时很容易分解。此外,当前所用的钙钛矿材料体系大多含Pb元素,对环境有潜在威胁。

  铅是一种有毒的重金属,几乎不存在于陆壳中,但随着人类广泛使用含铅材料,铅广泛分布在大气、水、土壤甚至生物体中。铅离子即使浓度很低,其生物积累和不可降解也会使其通过食物链积累,污染环境,最终对造成不可逆转的危害。因此,应特别注意钙钛矿的环境毒性,

  在最近开发的无铅钙钛矿中,锡钙钛矿是最有希望的无铅PSCs候选者,因为锡具有非常相似的外部电子构型(ns2np2)和离子半径(135 Pm)与铅(149 Pm)。

  使用沉积在玻璃上的透明的吸收铅的P,P‘-二(2-乙基己基)甲基二膦酸(DMDP)膜作为前(光照侧)包封层,并在PSC的金属电极的背面放置预干膜,该预干膜包括铅螯合N,N,N’,N‘乙二胺四亚甲基膦酸(EDTMP)和聚合物基质(例如聚环氧乙烷)的混合物,然后用EVA薄膜覆盖EDTMP薄膜(图6)。

  几种回收铅的方法。采用由氯化胆碱和乙二醇组成的深共晶溶剂溶解钙钛矿,并用电沉积法将铅从溶液中分离出来,还有采用在PSCS中就地回收MAPbI3钙钛矿的战略。降解钙钛矿薄膜的回收有助于降低PSCs的环境影响和生产成本,为PSCs的进一步发展提供了一种特殊的战略。

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