Дэлхийн эрчим хүчний шилжилтийн үед перовскит нарны зай (PSC) нь фотоэлектрик хувиргах өндөр үр ашиг (онолын үр ашиг 30% -иас дээш), хямд өртөгтэй үйлдвэрлэх процесс, тохируулах боломжтой зурвасын зай зэрэг давуу талуудын улмаас шинэ үеийн фотоволтайкуудад од технологи болон гарч ирэв. Гэсэн хэдий ч перовскит материал нь чийгшил, хүчилтөрөгч, тоос зэрэг хүрээлэн буй орчны хүчин зүйлүүдэд маш мэдрэмтгий байдаг тул өндөр цэвэр, инертийн хийнээс хамгаалагдсан орчинд бэлтгэл хийх шаардлагатай байдаг. The перовскит бээлий хайрцаг нь энэ салбарын чухал тоног төхөөрөмжийн хувьд вакуум хуримтлал, цэвэр байгаль орчны хяналт, бүрэн хаалттай боловсруулалтыг нэгтгэж, перовскит нарны зайг судлах, хөгжүүлэх, үйлдвэржүүлэх тогтвортой, хяналттай туршилтын платформоор хангадаг.
I. Перовскит нарны зайн технологийн нээлт ба сорилтууд
2009 онд анх удаа фотоэлектрик хувиргах үр ашиг 3.8%-д хүрснээс хойш перовскит нарны зайн үр ашиг сүүлийн арав гаруй жилийн дотор 25%-иас давж, цахиурт суурилсан нарны зайн онолын хязгаарт ойртож байна. Тэдний давуу тал нь:
Материалын зардал бага: элбэг дэлбэг түүхий эд, энгийн бэлтгэх процесс (жишээлбэл, уусмал бүрэх);
Уян хатан байдлын боломж: Уян хатан субстратын хувьд тохиромжтой, хэрэглээний хувилбаруудыг өргөжүүлэх;
Тохируулах боломжтой зурвасын зай: Бүтцийн инженерчлэлээр дамжуулан оновчлол нь бүрэн спектрийг шингээх боломжийг олгодог.
Гэсэн хэдий ч перовскит материалын тогтвортой байдлын асуудал (чийгшил, хүчилтөрөгч, гэрлийн нөлөөллөөс үүдэлтэй доройтол гэх мэт) нь тэдгээрийг арилжаалахад саад болж байна. Бэлтгэх явцад орчны агаар мандалд чийг, хүчилтөрөгч, тоосжилт нь перовскит хальсанд гэмтэл учруулж, төхөөрөмжийн гүйцэтгэлийг доройтуулдаг. Тиймээс бээлий хайрцаг нь перовскит нарны зай үйлдвэрлэхэд зайлшгүй шаардлагатай тоног төхөөрөмж болсон.
II. Перовскит бээлий хайрцагны бүтэц, үйл ажиллагааны шинжилгээ
Перовскит бээлий хайрцаг нь хоёр үндсэн модулиас бүрдэнэ: өндөр вакуум хуримтлуулах систем ба бүрэн хаалттай инертийн хийн бээлий хайрцаг. Тохиромжгүй интеграцчилал нь 'бэлтгэл-капсулжуулалт-туршилт'-ыг хамарсан хаалттай давталтын процессыг бий болгодог:
1. Нэгдсэн вакуум хуримтлал: Бээлий хайрцаг нь вакуум хуримтлуулах системтэй нэгдсэн. Нимгэн хальсыг өндөр вакуумтай ууршилтын камерт байрлуулж, дараа нь дээжийг хадгалах, бэлтгэх, бээлий хайрцаг дотор шалгах боломжтой. Энэхүү загвар нь ууршилт, бүрхүүл, туршилт зэрэг процессуудад бүрэн хаалт хийж, перовскит материалд агаар мандлын орчны нөлөөллийг арилгадаг.
2. Хэт цэвэр шүүлтүүрийн систем: Нэгдсэн FFU (Fan Filter Unit) хэт цэвэр шүүлтүүрийн системээр тоноглогдсон. Бээлий хайрцагны доторх хий нь тоос зайлуулах сэнс болон өндөр үр ашигтай шүүлтүүрийн элементүүдээр (U15 хэт өндөр үр ашигтай эсвэл H14 өндөр үр ашигтай шүүлтүүр) дамжин өнгөрч, дээрээс доош ламинар урсгал үүсгэдэг. Тасалгааны ёроолоос гарч буй агаарыг хоолойгоор дамжуулан шүүлтүүрийн системд эргүүлж, цэвэр байдлын стандартыг 10 эсвэл 100-р ангиллын түвшинд хүргэхийг баталгаажуулдаг.
3. Инерт агаар мандал ба температурын хяналт: Бээлийн хайрцагны дотоод хэсэг нь перовскит материал болон хүчилтөрөгч, чийгийн хооронд хүрэлцэхгүйн тулд азот эсвэл аргон зэрэг инертийн хийгээр дүүргэгдсэн байдаг. Температурт мэдрэмтгий бэлтгэлийн шийдлүүдийн хувьд 15-20 ° C-ийн дотоод температурыг нарийн хянахын тулд агааржуулагчийг нэмж, туршилтын тогтвортой нөхцлийг хангах боломжтой.
I II. БХГ-ын бэлтгэлд Перовскит бээлий хайрцгийг ашиглах
Перовскит бээлий хайрцгийг перовскит нарны зай, OLED (Органик гэрэл ялгаруулах диод), PLED (полимер гэрэл ялгаруулах диод), хагас дамжуулагч төхөөрөмж бэлтгэхэд өргөн ашигладаг. Перовскит нарны зайг жишээ болгон авч үзвэл, бэлтгэх үйл явцад дараахь зүйлс орно.
1. Субстрат ба материал бэлтгэх
Субстрат цэвэрлэх: Перовскит бээлий хайрцаг нь тунгалаг дамжуулагч шилэн субстратыг (жишээ нь, FTO эсвэл ITO) цэвэрлэх өндөр цэвэр, тогтвортой орчинг бүрдүүлдэг. Бээлий хайрцагны дотор тоос, чийг зэрэг гадны бохирдлоос үр дүнтэй зайлсхийж, цэвэрлэх үйл явц нь бохирдолгүй хэвээр байх болно. Субстратын гадаргуу дээрх хольц нь перовскит хальс ба субстрат хоорондын наалдацыг муутгаж, улмаар эсийн гүйцэтгэлийг бууруулдаг.
Материалын хадгалалт: Перовскит прекурсорын уусмалууд нь хүрээлэн буй орчинд маш мэдрэмтгий бөгөөд агаар мандлын чийг, хүчилтөрөгчтэй шууд урвалд орж, гүйцэтгэлийг доройтуулдаг. Перовскит бээлий хайрцагны доторх өндөр цэвэршилттэй инерт хийн уур амьсгал нь хадгалахад тохиромжтой байрлалыг бий болгодог. Уусмалыг бээлий хайрцагт хадгалах нь орчны уур амьсгалаас бүрэн тусгаарлаж, материалын тогтвортой байдлыг хангана. Энэ нь перовскит прекурсорын уусмал нь хальс бэлтгэх явцад сайн үйл ажиллагааг хадгалж, өндөр чанартай перовскит нарны зайг үйлдвэрлэх боломжийг олгодог.
2. Нимгэн хальс бэлтгэх
Уусмалыг бүрэх: Бээлий хайрцаг дотор перовскит уусмалаар бүрэх үйл ажиллагааг гүйцэтгэх нь үйл явцыг гадны орчны хүчин зүйлсийн нөлөөнд автуулахгүй байхыг баталгаажуулдаг. Хутга бүрэх, эмчийн хутга эсвэл эргүүлэх аргыг ашиглахаас үл хамааран хийн тогтвортой орчин, бээлийний хайрцагны өндөр цэвэр байдал нь перовскит уусмалыг субстрат дээр хольцгүйгээр жигд түрхэх баталгаа болдог. Бүрхүүлийн жигд байдал нь перовскит хальсны чанар, гүйцэтгэл, улмаар нарны зайны фотоэлектрик хувиргах үр ашигт шууд нөлөөлдөг.
Дулааны боловсруулалт: Бүрсэн субстратыг халуун хавтан дээр эсвэл өндөр температурт зууханд хийж, нягт перовскит хальс үүсгэдэг.
3. Электрод бэлтгэх, угсрах
Ил тод дамжуулагч электродууд: Перовскит бээлий хайрцаг нь дамжуулагч шилэн эсвэл хальсан дээр ил тод дамжуулагч ислийг (жишээ нь, ITO) түрхэж, дулаанаар хатааж электрод үүсгэх явцад тогтвортой ажиллах орчныг бүрдүүлдэг. Бээлий хайрцагны доторх цэвэр байдал нь ITO бүрхүүлийг бохирдлоогүй хэвээр байлгаж, электродын дамжуулалт, тогтвортой байдлыг баталгаажуулдаг. Үүний зэрэгцээ инертийн хийн уур амьсгал нь халуунаар хатууруулах явцад электродын материалын исэлдэлтээс сэргийлдэг. Энэ нь перовскит давхаргатай угсарсны дараа электрод нь сайн дамжуулагч замыг бүрдүүлж, гүйдлийг үр дүнтэй дамжуулж, эсийн ерөнхий гүйцэтгэлийг сайжруулдаг.
Фотоэлектрик хувиргах давхарга: Бээлий хайрцаг доторх тогтвортой температур, чийгшил, тодорхой уур амьсгал нь бүрэх явцад фотоэлектрик хувиргах давхаргын материалын жигд, тогтвортой байдлыг хангаж, PSC-ийн фотоэлектрик хувиргах үр ашигт нөлөөлж болох ус, хүчилтөрөгч зэрэг бодисуудтай урвалд орохоос сэргийлдэг.
Төхөөрөмжийн угсралт: Перовскит нарны зайг угсрах явцад перовскит бээлий хайрцгаар үүсгэсэн битүүмжилсэн, цэвэр, идэвхгүй хийн орчин нь тоос шороо, чийг, хүчилтөрөгч зэрэг бохирдуулагч бодисыг нэвтлэхээс сэргийлж, перовскит нарны эсийн янз бүрийн бүрэлдэхүүн хэсгүүдийн хооронд сайн холбоо барих боломжийг олгодог.
Дүгнэлт
Перовскит бээлий хайрцаг нь перовскит нарны зайг лабораториос үйлдвэржилт рүү шилжүүлэхэд чухал түлхэц болдог. Тогтвортой, хяналттай туршилтын орчинг бүрдүүлж өгснөөр өндөр хүчин чадалтай перовскит нарны зайн төхөөрөмжүүдийг бэлтгэж, фотоволтайк технологийн инновацийг хөдөлгөж байна. Өнөөдөр перовскит бээлий хайрцаг нь перовскит нарны зайг арилжаалах явцад стандарт тохиргоо болсон.
