Wie definiert man Perowskite?
Perowskite sind eine Gruppe von Materialien mit ähnlicher Struktur, die viele faszinierende Eigenschaften haben, darunter Supraleitfähigkeit und Magnetowiderstand. Da sie einfach herzustellen sind und eine einzigartige Struktur haben, die sie für eine kostengünstige und effiziente Photovoltaik geeignet machen, wird angenommen, dass diese Materialien die Zukunft der Solarzellen sind.
Was ist die Definition von Perowskit-Solarzellen?
Eine Art von Solarzelle, die eine Perowskit-Struktur enthält, wird als Perowskit-Solarzelle bezeichnet.
Der erste Kristall von Perowskit-Solarzellen, der gefunden wurde, hatte die gleiche Kristallstruktur wie Perowskit. Typischerweise haben Chalkositverbindungen die chemische Formel ABX 3, wobei „A“ und „B“ für Kationen und „X“ für das Anion stehen. Viele verschiedene Elemente können kombiniert werden, um eine Chalkositstruktur zu bilden.
Dank dieser Zusammensetzung können Wissenschaftler Perowskit-Solarzellenkristalle so gestalten, dass sie eine Vielzahl von physikalischen, optischen und elektrischen Eigenschaften aufweisen.
Jedes Jahr brechen Perowskit-Solarzellen mit einem Übergang Rekorde im Wirkungsgrad:
Sie erreichten 2009 nur einen Wirkungsgrad von 3,8 %, aber seit 2016 ist der Rekord für Perowskit-Silizium-Tandemsolarzellen höher als der von Solarzellen mit einem Übergang. Ein neuer Rekord für Perowskit-Solarzellen. verbindungszellen. Seit 2018 haben Wissenschaftler von Oxford Photonics und dem Helmholtz-Zentrum Berlin wechselnde Rekorde bei der Effizienz der Stromwandlung aufgestellt. Das Helmholtz-Zentrum Berlin erreichte 2021 seinen höchsten Wirkungsgrad von 29,8 %.
Solarzellen aus Perowskit im Vergleich zu Solarzellen aus kristallinem Silizium
1. Ein verbesserter Wirkungsgrad. Dies ist ein wesentlicher Aspekt der Technologie. Bislang hat die Al-BSF-Technologie mit kristallinem Silizium einen Wirkungsgrad von 29,15 % erreicht, was fast 30 % und 3,75 % höher ist. Dies zeigt, wie viel Potenzial Chalkogenid-Solarzellen haben.
2. eine geringfügige Abschwächung. Solarzellen aus Kristallsilizium haben einen Temperaturkoeffizienten von etwa -0,38 %/°C, während Perowskit-Solarzellen nur einen von -0,13 %/°C haben, was zu einer längeren Abklingzeit führt.
3. Erleichterung der Herstellung. Es ist möglich, Perowskit-Solarzellen vollständig in Lösung herzustellen. Dies deutet darauf hin, dass großtechnische Verfahren wie Slot-Die-Finishing und Tintenstrahldruck verwendet werden können, um sie herzustellen. Dies könnte darauf hindeuten, dass sie einfach in eine Massenproduktion umgewandelt werden können.
Vor- und Nachteile von Perowskit-Solarzellen
1. Ausgaben. Insbesondere, da Gold das am weitesten verbreitete Elektrodenmaterial ist. Billigere Perowskit-Solarzellen halten nicht lange, was ein weiteres Problem darstellt. Wenn Perowskit-Solarzellen mit Wasser in Berührung kommen, zersetzen sich sie auch schnell, und die Zersetzungsprodukte greifen Metallelektroden an. Um das Perowskit zu schützen, kann eine starke Beschichtung die Kosten der Zelle erhöhen.
2. Schädlich. Perowskit zerfällt unter anderem in eine giftige Substanz namens PbI, die befürchtet wird, Krebs verursachen zu können. Außerdem wird Blei, eine äußerst schmutzige Substanz, in vielen Perowskit-Zellen verwendet.
3. Lebenserwartung. Die Lebensdauer von kristalliner Silizium-Solarzellen ist länger als 30 Jahre, während die Lebensdauer von Chalkogenid-Solarzellen im besten Fall nur 30 Monate beträgt, was sie für die meisten praktischen Anwendungen unbrauchbar macht.
Perowskit-Solarzellen werden komprimiert
Auch wenn sie noch nie in großem Maßstab eingesetzt wurden, sind Kalzium-Titan-Mineralbatterien auf dem Weg zur Kommerzialisierung. Durch die Zusammenarbeit von Oxford PV mit Meyerberger und die Einführung der 100-MW-Produktionslinie von GCL Nano wurden bereits Solarprodukte mit Perowskit-Solarzellen verkauft.
Da die siliziumbasierte Chalkoskit-Stapelbatterietechnologie die einfallsreichste und dynamischste Technologie der nächsten Generation ist, haben Huaneng Group, LONGi, Trina Solar, Zhonglai Photovoltaic, Aixu Science and Technology, Savi Group, Shengcheng Photovoltaic und andere Unternehmen angedeutet, dass sie die Entwicklung genau verfolgen und Pläne für die Markteinführung schmieden.
Daten zeigen, dass die Kosten des Perowskit-Solarzellenmoduls voraussichtlich auf €0.1/W fallen werden, wenn seine Produktionskapazität 1 GW erreicht. Die wirtschaftlichen Perowskit-Solarzellen werden momentan von HJT, TOPCon und CIGS sowie anderen Technologien überlagert. Dies wird die Photovoltaikindustrie dazu anregen, eine neue Runde der technologischen Modernisierung, Produktiteration und Anwendung Innovation zu erleben, sowie den Internetzugang und die Substitution sauberer Energie.
Es ist wichtig, die Technologie und Industrialisierung von Perowskit-Solarzellen und Stapelsolarzellen (Modulen) zu diskutieren und praktische Maßnahmen zu ergreifen, um die wichtigsten Vorschläge zur Förderung der Industrieentwicklung zu verwirklichen, da der Kommerzialisierungsprozess der Photovoltaik-Technologie für Perowskit-Solarzellen gerade erst begonnen hat.
Quelle:
Manser, Joseph S.; Christians, Jeffrey A.; Kamat, Prashant V. (2016). "Intriguing Optoelectronic Properties of Metal Halide Perovskites". Chemical Reviews. 116 (21): 12956–13008. doi:10.1021/acs.chemrev.6b00136. PMID 27327168
Mag, S. (2022) “Perovskite Solar Cells: An In-Depth Guide + Comparisons with other techs,” Solar Magazine .
What are Perovskite Solar Cells? (no date)
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