Pin quang điện Perovskite, sản xuất mô-đun có thể gặp rủi ro về cung ứng nguyên liệu
Các nhà nghiên cứu Đức và Thụy Điển đã tính toán việc cung cấp nguyên liệu để sản xuất PV song song perovskite ở quy mô nhiều terawatt, cho thấy nguồn cung vàng, indium và Caesium khó khăn, cũng như nhu cầu hợp lý hóa việc sản xuất một số vật liệu nhất định được sử dụng cho các lớp vận chuyển lỗ trống. Tác giả tương ứng của nghiên cứu, Lukas Wagner, nói với tạp chí pv: “Về bản chất, chúng ta có thể tạo ra nhiên liệu hậu hóa thạch, nhưng chúng ta không thể tạo ra nhiên liệu hậu khoáng sản”.
Một gram Caesium trong ống
Hình ảnh: Jurii, Wikimedia Commons
Đang điều tra việc cung cấp nguyên liệu cho các công nghệ song song dựa trên perovskite ở mức khối lượng cho phép năng lượng mặt trời thâm nhập nhiều terawatt, một nhóm các nhà nghiên cứu từ Đức và Thụy Điển đã xác định “rủi ro cung cấp” đối với các vật liệu được sử dụng trong các thiết bị PV perovskite hiệu suất cao, chẳng hạn như Caesium ( Cs) được sử dụng trong hợp kim perovskite, indium được sử dụng trong các điện cực trong suốt và vàng được sử dụng trong các điện cực và một số lớp tiếp xúc hữu cơ.
“Tôi đặc biệt ngạc nhiên về tỷ lệ nhu cầu trên sản xuất của Cs. Tôi đã thực hiện một số tính toán tổng thể cho một số vật liệu khi bắt đầu dự án, nhưng Cs không nằm trong tầm quan sát của tôi,” tác giả tương ứng Lukas Wagner, một nhà nghiên cứu tại Philipps Universität Marburg, nói với tạp chí pv và nói thêm rằng vấn đề Khi đánh giá mức độ quan trọng của nguồn cung Caesium là nó cần những con số đáng tin cậy về hoạt động khai thác trong tương lai.
“So với hầu hết các vật liệu được đánh giá khác, sản lượng Cs ngày nay cực kỳ thấp. Theo tôi hiểu, lý do chính là do nhu cầu rất thấp – không có nhiều ứng dụng cần Cs. Có thể việc khai thác Cs cần được mở rộng quy mô với tốc độ tương tự như sản xuất PV perovskite,” Wagner nói.
“Về bản chất, chúng ta có thể sử dụng nhiên liệu hậu hóa thạch, nhưng chúng ta không thể sử dụng nhiên liệu hậu khoáng sản. Khi thiết kế các công nghệ năng lượng trong tương lai, chúng ta nên quan tâm đến việc sử dụng các nguồn tài nguyên vật chất theo cách bền vững nhất.”
Ngoài ra còn có công việc phía trước để mở rộng năng lực sản xuất halogenua và “dung môi hữu cơ hứa hẹn nhất để phủ các lớp perovskite”. Nhóm nghiên cứu lưu ý rằng ngoại trừ PEDOT:PSS, hiện tại không có con đường tổng hợp vật liệu vận chuyển điện tích hữu cơ nào tương thích với sản xuất công nghiệp quy mô lớn.
Cuộc điều tra đã xem xét hai yếu tố về mức độ quan trọng của nguồn cung, sản lượng khoáng sản sơ cấp và năng lực sản xuất vật liệu tổng hợp. Nhóm giải thích, cách tiếp cận này có liên quan nhiều hơn so với các đánh giá về nhu cầu sản xuất thông thường vì nó nhấn mạnh rằng việc mở rộng quy mô sản xuất từ cấp độ nghiên cứu đến cấp độ công nghiệp cũng phải là một phần của phân tích nguồn lực sẵn có.
Các nhà khoa học đã sử dụng mô hình số Mô hình Đầu tư và Phát triển Khu vực (REMID) được các nhà phát triển tại Viện Nghiên cứu Tác động Khí hậu Potsdam (PIK) mô tả là đại diện cho sự phát triển trong tương lai của các nền kinh tế thế giới với chi tiết công nghệ về lĩnh vực năng lượng và ý nghĩa đối với khí hậu thế giới.
Họ cảnh báo rằng ước tính của họ không nên được hiểu là triển vọng thị trường mà là đánh giá hợp lý về các yêu cầu tài nguyên nếu nhu cầu toàn cầu về mô-đun PV sẽ được đáp ứng bằng các thiết bị song song perovskite.
Dung môi được xem xét nhưng không phải là thủy tinh và kim loại cơ bản như đồng, nhôm và thép được sử dụng trong hệ thống dây điện, giá đỡ và khung, mà tập trung vào các lớp chức năng của ngăn xếp pin mặt trời.
Phản hồi về các bài thuyết trình về nghiên cứu này rất tích cực, khơi dậy các cuộc thảo luận về tính bền vững, tài nguyên và tái chế. “Tôi có ý tưởng cung cấp cho cộng đồng một số tiêu chí để lựa chọn tài liệu của họ. Nhưng thông điệp cơ bản của bài báo là tất cả chúng ta đều đang thực hiện nghiên cứu về quang điện vì chúng ta muốn tạo ra tác động trong việc chống biến đổi khí hậu. Nhưng để thực sự tạo ra tác động, chúng ta cần bắt đầu nghĩ đến quy mô TW, ngay cả khi chúng ta đứng trong phòng thí nghiệm, chế tạo pin mặt trời nhỏ hơn một centimet vuông,” Wagner nói.
