সৌর কোষ অ্যাপ্লিকেশনের জন্য Perovskite এর সুবিধা এবং অসুবিধা

ফটোভোলটাইক শিল্পে, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে পেরোভস্কাইটের গরম চাহিদা রয়েছে।সৌর কোষের ক্ষেত্রে এটি "প্রিয়" হিসাবে আবির্ভূত হওয়ার কারণ হল এর অনন্য অবস্থার কারণে।ক্যালসিয়াম টাইটানিয়াম আকরিকের অনেক চমৎকার ফটোভোলটাইক বৈশিষ্ট্য, সহজ প্রস্তুতির প্রক্রিয়া এবং বিস্তৃত কাঁচামাল এবং প্রচুর পরিমাণে সামগ্রী রয়েছে।এছাড়াও, পেরোভস্কাইট গ্রাউন্ড পাওয়ার প্ল্যান্ট, বিমান চলাচল, নির্মাণ, পরিধানযোগ্য বিদ্যুৎ উৎপাদন ডিভাইস এবং অন্যান্য অনেক ক্ষেত্রেও ব্যবহার করা যেতে পারে।
21শে মার্চ, নিংডে টাইমস "ক্যালসিয়াম টাইটানাইট সোলার সেল এবং এর প্রস্তুতির পদ্ধতি এবং পাওয়ার ডিভাইস" এর পেটেন্টের জন্য আবেদন করেছে।সাম্প্রতিক বছরগুলিতে, গার্হস্থ্য নীতি এবং ব্যবস্থার সমর্থনে, ক্যালসিয়াম-টাইটানিয়াম আকরিক শিল্প, ক্যালসিয়াম-টাইটানিয়াম আকরিক সৌর কোষ দ্বারা প্রতিনিধিত্ব করে, দুর্দান্ত অগ্রগতি করেছে।তাই perovskite কি?কিভাবে perovskite শিল্পায়ন হয়?কি চ্যালেঞ্জ এখনও সম্মুখীন হয়?সংশ্লিষ্ট বিশেষজ্ঞদের সাক্ষাৎকার নিয়েছেন বিজ্ঞান ও প্রযুক্তি প্রতিদিনের প্রতিবেদক ড.

পেরোভস্কাইট ক্যালসিয়াম বা টাইটানিয়াম নয়।

তথাকথিত পেরোভস্কাইটগুলি ক্যালসিয়াম বা টাইটানিয়াম নয়, তবে আণবিক সূত্র ABX3 সহ একই স্ফটিক কাঠামো সহ "সিরামিক অক্সাইড" এর একটি শ্রেণির জন্য একটি সাধারণ শব্দ।A মানে হল "বৃহৎ ব্যাসার্ধ ক্যাটেশন", B এর জন্য "ধাতু ক্যাটেশন" এবং X এর জন্য "হ্যালোজেন অ্যানিয়ন"।A মানে "বড় ব্যাসার্ধ ক্যাটেশন", B এর অর্থ "ধাতু ক্যাটেশন" এবং X এর অর্থ "হ্যালোজেন অ্যানিয়ন"।এই তিনটি আয়ন বিভিন্ন উপাদানের বিন্যাসের মাধ্যমে বা তাদের মধ্যে দূরত্ব সামঞ্জস্য করার মাধ্যমে অনেক আশ্চর্যজনক ভৌত বৈশিষ্ট্য প্রদর্শন করতে পারে, যার মধ্যে নিরোধক, ফেরোইলেকট্রিসিটি, অ্যান্টিফেরোম্যাগনেটিজম, দৈত্যাকার চৌম্বকীয় প্রভাব ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত কিন্তু সীমাবদ্ধ নয়।
"উপাদানের মৌলিক গঠন অনুসারে, পেরোভস্কাইটগুলিকে মোটামুটিভাবে তিনটি বিভাগে ভাগ করা যেতে পারে: জটিল ধাতব অক্সাইড পেরোভস্কাইটস, জৈব হাইব্রিড পেরোভস্কাইটস এবং অজৈব হ্যালোজেনেটেড পেরোভস্কাইটস।"নানকাই ইউনিভার্সিটির স্কুল অফ ইলেকট্রনিক ইনফরমেশন অ্যান্ড অপটিক্যাল ইঞ্জিনিয়ারিং-এর অধ্যাপক লুও জিংশান প্রবর্তন করেছেন যে ফটোভোলটাইক্সে এখন ব্যবহৃত ক্যালসিয়াম টাইটানাইটগুলি সাধারণত শেষের দুটি।
perovskite অনেক ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যেতে পারে যেমন টেরিস্ট্রিয়াল পাওয়ার প্লান্ট, মহাকাশ, নির্মাণ এবং পরিধানযোগ্য বিদ্যুৎ উৎপাদন ডিভাইস।তাদের মধ্যে, ফটোভোলটাইক ক্ষেত্র হল পেরোভস্কাইটের প্রধান প্রয়োগ ক্ষেত্র।ক্যালসিয়াম টাইটানাইট স্ট্রাকচারগুলি অত্যন্ত ডিজাইনযোগ্য এবং খুব ভাল ফটোভোলটাইক কর্মক্ষমতা রয়েছে, যা সাম্প্রতিক বছরগুলিতে ফটোভোলটাইক ক্ষেত্রে একটি জনপ্রিয় গবেষণা দিক।
পেরোভস্কাইটের শিল্পায়ন ত্বরান্বিত হচ্ছে এবং দেশীয় উদ্যোগগুলি লেআউটের জন্য প্রতিযোগিতা করছে।এটা রিপোর্ট করা হয় যে প্রথম 5,000 টুকরা ক্যালসিয়াম টাইটানিয়াম আকরিক মডিউল Hangzhou Fina Photoelectric Technology Co., Ltd থেকে পাঠানো হয়েছে;রেনশুও ফটোভোলটাইক (সুঝো) কোং, লিমিটেড বিশ্বের বৃহত্তম 150 মেগাওয়াট সম্পূর্ণ ক্যালসিয়াম টাইটানিয়াম আকরিক স্তরিত পাইলট লাইনের নির্মাণকেও ত্বরান্বিত করছে;Kunshan GCL Photoelectric Materials Co. Ltd. 150 মেগাওয়াট ক্যালসিয়াম-টাইটানিয়াম আকরিক ফটোভোলটাইক মডিউল উৎপাদন লাইন সম্পন্ন হয়েছে এবং ডিসেম্বর 2022 সালে চালু করা হয়েছে, এবং উৎপাদনে পৌঁছানোর পর বার্ষিক আউটপুট মূল্য 300 মিলিয়ন ইউয়ানে পৌঁছাতে পারে।

ফটোভোলটাইক শিল্পে ক্যালসিয়াম টাইটানিয়াম আকরিকের সুস্পষ্ট সুবিধা রয়েছে

ফটোভোলটাইক শিল্পে, সাম্প্রতিক বছরগুলিতে পেরোভস্কাইটের গরম চাহিদা রয়েছে।সৌর কোষের ক্ষেত্রে এটি কেন "প্রিয়" হিসাবে আবির্ভূত হয়েছে তার নিজস্ব অনন্য অবস্থার কারণে।
“প্রথমত, পেরোভস্কাইটে অসংখ্য চমৎকার অপটোইলেক্ট্রনিক বৈশিষ্ট্য রয়েছে, যেমন সামঞ্জস্যযোগ্য ব্যান্ড গ্যাপ, উচ্চ শোষণ সহগ, কম এক্সাইটন বাঁধাই শক্তি, উচ্চ বাহক গতিশীলতা, উচ্চ ত্রুটি সহনশীলতা ইত্যাদি;দ্বিতীয়ত, পেরোভস্কাইটের প্রস্তুতি প্রক্রিয়া সহজ এবং স্বচ্ছতা, অতি-লঘুত্ব, অতি-পাতলা, নমনীয়তা ইত্যাদি অর্জন করতে পারে। অবশেষে, পেরোভস্কাইটের কাঁচামাল ব্যাপকভাবে উপলব্ধ এবং প্রচুর।"লুও জিংশান পরিচয় করিয়ে দেন।এবং perovskite প্রস্তুতি এছাড়াও কাঁচামাল তুলনামূলকভাবে কম বিশুদ্ধতা প্রয়োজন।
বর্তমানে, পিভি ক্ষেত্রটি প্রচুর পরিমাণে সিলিকন-ভিত্তিক সৌর কোষ ব্যবহার করে, যেগুলিকে একরঙা সিলিকন, পলিক্রিস্টালাইন সিলিকন এবং নিরাকার সিলিকন সৌর কোষে ভাগ করা যায়।স্ফটিক সিলিকন কোষের তাত্ত্বিক আলোক বৈদ্যুতিক রূপান্তর মেরু হল 29.4%, এবং বর্তমান পরীক্ষাগার পরিবেশ সর্বাধিক 26.7% পৌঁছতে পারে, যা রূপান্তরের সিলিং এর খুব কাছাকাছি;এটা আন্দাজ করা যায় যে প্রযুক্তিগত উন্নতির প্রান্তিক লাভও ছোট থেকে ছোট হয়ে যাবে।বিপরীতে, পেরোভস্কাইট কোষের ফটোভোলটাইক রূপান্তর দক্ষতার উচ্চতর তাত্ত্বিক মেরু মান 33%, এবং যদি দুটি পেরোভস্কাইট কোষ একসাথে উপরে এবং নীচে স্তূপাকার করা হয়, তাত্ত্বিক রূপান্তর দক্ষতা 45% এ পৌঁছাতে পারে।
"দক্ষতা" ছাড়াও, আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ বিষয় হল "খরচ"।উদাহরণস্বরূপ, প্রথম প্রজন্মের পাতলা ফিল্ম ব্যাটারির দাম কমতে না পারার কারণ হ'ল ক্যাডমিয়াম এবং গ্যালিয়ামের মজুদ, যা পৃথিবীতে বিরল উপাদান, খুব কম, এবং ফলস্বরূপ, শিল্পটি আরও উন্নত। হল, চাহিদা যত বেশি, উৎপাদন খরচ তত বেশি, এবং এটি কখনই মূলধারার পণ্যে পরিণত হতে পারেনি।পেরোভস্কাইটের কাঁচামাল পৃথিবীতে প্রচুর পরিমাণে বিতরণ করা হয় এবং দামও খুব সস্তা।
এছাড়াও, ক্যালসিয়াম-টাইটানিয়াম আকরিক ব্যাটারির জন্য ক্যালসিয়াম-টাইটানিয়াম আকরিক আবরণের পুরুত্ব মাত্র কয়েকশ ন্যানোমিটার, সিলিকন ওয়েফারের প্রায় 1/500 তম, যার মানে উপাদানটির চাহিদা খুব কম।উদাহরণস্বরূপ, স্ফটিক সিলিকন কোষের জন্য সিলিকন উপাদানের বর্তমান বিশ্বব্যাপী চাহিদা প্রতি বছর প্রায় 500,000 টন, এবং যদি সেগুলিকে পেরোভস্কাইট কোষ দিয়ে প্রতিস্থাপিত করা হয়, তবে প্রায় 1,000 টন পেরোভস্কাইটের প্রয়োজন হবে।
উৎপাদন খরচের পরিপ্রেক্ষিতে, স্ফটিক সিলিকন কোষগুলির জন্য 99.9999% সিলিকন বিশুদ্ধকরণ প্রয়োজন, তাই সিলিকনকে 1400 ডিগ্রি সেলসিয়াসে উত্তপ্ত করতে হবে, তরলে গলিয়ে বৃত্তাকার রড এবং টুকরো টুকরো করে আঁকতে হবে, এবং তারপরে কমপক্ষে চারটি কারখানা এবং দুটি কারখানা সহ কোষগুলিতে একত্রিত করতে হবে। মধ্যে তিন দিন, এবং বৃহত্তর শক্তি খরচ.বিপরীতে, পেরোভস্কাইট কোষগুলির উত্পাদনের জন্য, কেবলমাত্র পেরোভস্কাইট বেস তরলটি সাবস্ট্রেটে প্রয়োগ করা এবং তারপর স্ফটিককরণের জন্য অপেক্ষা করা প্রয়োজন।পুরো প্রক্রিয়াটিতে শুধুমাত্র কাচ, আঠালো ফিল্ম, পেরোভস্কাইট এবং রাসায়নিক পদার্থ জড়িত এবং একটি কারখানায় সম্পন্ন করা যেতে পারে এবং পুরো প্রক্রিয়াটি মাত্র 45 মিনিট সময় নেয়।
"পেরভস্কাইট থেকে তৈরি সৌর কোষগুলির চমৎকার ফটোইলেকট্রিক রূপান্তর দক্ষতা রয়েছে, যা এই পর্যায়ে 25.7% পৌঁছেছে এবং ভবিষ্যতে বাণিজ্যিক মূলধারায় পরিণত হতে ঐতিহ্যগত সিলিকন-ভিত্তিক সৌর কোষগুলিকে প্রতিস্থাপন করতে পারে।"লুও জিংশান ড.
শিল্পায়নের জন্য তিনটি প্রধান সমস্যা সমাধান করা প্রয়োজন

চ্যালকোসাইটের শিল্পায়নের অগ্রগতির জন্য, মানুষকে এখনও 3টি সমস্যার সমাধান করতে হবে, যেমন চ্যালকোসাইটের দীর্ঘমেয়াদী স্থিতিশীলতা, বড় এলাকা প্রস্তুত করা এবং সীসার বিষাক্ততা।
প্রথমত, পেরোভস্কাইট পরিবেশের প্রতি খুবই সংবেদনশীল, এবং তাপমাত্রা, আর্দ্রতা, আলো এবং সার্কিট লোডের মতো কারণগুলি পেরোভস্কাইটের পচন এবং কোষের কার্যক্ষমতা হ্রাস করতে পারে।বর্তমানে বেশিরভাগ ল্যাবরেটরি পেরোভস্কাইট মডিউল ফটোভোলটাইক পণ্যগুলির জন্য IEC 61215 আন্তর্জাতিক মান পূরণ করে না, বা তারা সিলিকন সৌর কোষের 10-20 বছরের জীবনকাল পর্যন্ত পৌঁছায় না, তাই পেরভস্কাইটের খরচ এখনও প্রথাগত ফটোভোলটাইক ক্ষেত্রে সুবিধাজনক নয়।উপরন্তু, পেরোভস্কাইট এবং এর ডিভাইসগুলির অবক্ষয় প্রক্রিয়া খুবই জটিল, এবং ক্ষেত্রটিতে প্রক্রিয়াটির খুব স্পষ্ট বোঝা নেই, বা একটি একীভূত পরিমাণগত মানও নেই, যা স্থিতিশীলতার গবেষণার জন্য ক্ষতিকর।
আরেকটি বড় সমস্যা হল কিভাবে তাদের বৃহৎ পরিসরে প্রস্তুত করা যায়।বর্তমানে, যখন ল্যাবরেটরিতে ডিভাইস অপ্টিমাইজেশান অধ্যয়ন করা হয়, ব্যবহৃত ডিভাইসগুলির কার্যকর আলোর ক্ষেত্র সাধারণত 1 সেমি 2 এর কম হয় এবং যখন এটি বড় আকারের উপাদানগুলির বাণিজ্যিক প্রয়োগের পর্যায়ে আসে, তখন পরীক্ষাগার প্রস্তুতির পদ্ধতিগুলিকে উন্নত করতে হবে। বা প্রতিস্থাপিত।বৃহৎ-এরিয়া পেরোভস্কাইট ফিল্ম তৈরির জন্য বর্তমানে প্রযোজ্য প্রধান পদ্ধতি হল সমাধান পদ্ধতি এবং ভ্যাকুয়াম বাষ্পীভবন পদ্ধতি।সমাধান পদ্ধতিতে, পূর্ববর্তী দ্রবণের ঘনত্ব এবং অনুপাত, দ্রাবকের ধরন এবং স্টোরেজ সময় পেরোভস্কাইট ফিল্মগুলির গুণমানের উপর দুর্দান্ত প্রভাব ফেলে।ভ্যাকুয়াম বাষ্পীভবন পদ্ধতি পেরোভস্কাইট ফিল্মগুলির ভাল মানের এবং নিয়ন্ত্রণযোগ্য ডিপোজিশন প্রস্তুত করে, তবে পূর্ববর্তী এবং স্তরগুলির মধ্যে ভাল যোগাযোগ অর্জন করা আবার কঠিন।উপরন্তু, যেহেতু পেরোভস্কাইট ডিভাইসের চার্জ পরিবহন স্তরটিও একটি বৃহৎ এলাকায় প্রস্তুত করা প্রয়োজন, তাই শিল্প উৎপাদনে প্রতিটি স্তরের অবিচ্ছিন্ন জমা সহ একটি উত্পাদন লাইন স্থাপন করা প্রয়োজন।সামগ্রিকভাবে, পেরোভস্কাইট পাতলা ফিল্মগুলির বৃহৎ-ক্ষেত্রের প্রস্তুতির প্রক্রিয়াটির এখনও আরও অপ্টিমাইজেশন প্রয়োজন।
অবশেষে, সীসার বিষাক্ততাও উদ্বেগের বিষয়।বর্তমান উচ্চ-দক্ষতা সম্পন্ন পেরোভস্কাইট ডিভাইসগুলির বার্ধক্য প্রক্রিয়ার সময়, পেরোভস্কাইট মুক্ত সীসা আয়ন এবং সীসা মনোমার তৈরি করতে পচে যাবে, যা মানবদেহে প্রবেশ করলে স্বাস্থ্যের জন্য বিপজ্জনক হবে।
লুও জিংশান বিশ্বাস করেন যে ডিভাইস প্যাকেজিংয়ের মাধ্যমে স্থিতিশীলতার মতো সমস্যাগুলি সমাধান করা যেতে পারে।"যদি ভবিষ্যতে, এই দুটি সমস্যা সমাধান করা হয়, একটি পরিপক্ক প্রস্তুতির প্রক্রিয়াও রয়েছে, এছাড়াও পেরোভস্কাইট ডিভাইসগুলিকে ট্রান্সলুসেন্ট গ্লাসে তৈরি করতে পারে বা ফটোভোলটাইক বিল্ডিং ইন্টিগ্রেশন অর্জনের জন্য ভবনগুলির পৃষ্ঠে করতে পারে, বা মহাকাশের জন্য নমনীয় ভাঁজযোগ্য ডিভাইসে তৈরি করতে পারে। অন্যান্য ক্ষেত্র, যাতে জল এবং অক্সিজেন পরিবেশ ছাড়াই মহাকাশে পেরোভস্কাইট সর্বাধিক ভূমিকা পালন করতে পারে।"লুও জিংশান পেরোভস্কাইটের ভবিষ্যত সম্পর্কে আত্মবিশ্বাসী।