Uporaba redkih zemeljskih elementov za premagovanje omejitev sončnih celic
Perovskitne sončne celice Perovskitne sončne celice imajo prednosti pred trenutno tehnologijo sončnih celic. Imajo potencial, da so učinkovitejši, so lahki in stanejo manj kot druge različice. V perovskitni sončni celici je plast Perovskita zasut med prozorno elektrodo spredaj in odsevno elektrodo na zadnji strani celice. Prenos elektrode in transportne plasti luknje so vstavljeni med vmesnike katode in anode, kar olajša zbiranje naboja na elektrodah. Obstajajo štiri klasifikacije sončnih celic Perovskita, ki temeljijo na morfološki strukturi in zaporedju plasti transportne plasti: redni ravninski, obrnjeni ravninski, redni mezoporozni in obrnjene mezoporozne strukture. Vendar s tehnologijo obstaja več pomanjkljivosti. Svetloba, vlaga in kisik lahko povzročijo njihovo razgradnjo, njihova absorpcija je mogoče neuskladiti, prav tako pa imajo težave z neradiativno rekombinacijo naboja. Perovskite lahko korodiramo s tekočimi elektroliti, kar vodi do vprašanj stabilnosti. Za uresničitev njihovih praktičnih aplikacij je treba izboljšati učinkovitost pretvorbe moči in operativno stabilnost. Vendar je nedavni napredek tehnologije privedel do perovskitskih sončnih celic s 25,5 -odstotno učinkovitostjo, kar pomeni, da niso daleč za običajnimi silicijskimi fotovoltaičnimi sončnimi celicami. V ta namen so bili raziskani redki zemeljski elementi za aplikacije v sončnih celicah Perovskita. Imajo fotofizične lastnosti, ki premagajo težave. Uporaba njihovih v Perovskitskih sončnih celicah bo torej izboljšala njihove lastnosti, zaradi česar bodo bolj sposobni za obsežno izvajanje za čiste energijske rešitve. Kako redki zemeljski elementi pomagajo perovskitnim sončnim celicam Obstaja veliko ugodnih lastnosti, ki jih imajo redki zemeljski elementi, ki jih je mogoče uporabiti za izboljšanje funkcije te nove generacije sončnih celic. Prvič, potenciali oksidacije in redukcije v ionih redkih zemelj so reverzibilni, kar zmanjšuje lastno oksidacijo in zmanjšanje ciljnega materiala. Poleg tega lahko tvorbo tankega filma reguliramo z dodajanjem teh elementov tako, da jih povežemo tako s perovskiti kot s kovinskimi oksidi. Poleg tega lahko fazno strukturo in optoelektronske lastnosti prilagodimo tako, da jih nadomestimo vgradimo v kristalno rešetko. Pasivacija napak je mogoče uspešno doseči tako, da jih vgradimo v ciljni material bodisi intersticijsko na mejah zrn ali na površino materiala. Poleg tega lahko infrardeče in ultravijolične fotone pretvorimo v perovskitno odzivno vidno svetlobo zaradi prisotnosti številnih energijskih prehodnih orbitov v ionih redkih Zemlje. Prednosti tega so dvojne: izognejo se Perovskiti, ki se poškodujejo z visoko intenzivno svetlobo in razširja spektralni odziv materiala. Uporaba redkih zemeljskih elementov znatno izboljša stabilnost in učinkovitost perovskitnih sončnih celic. Spreminjanje morfologij tankih filmov Kot smo že omenili, lahko redki zemeljski elementi spremenijo morfologije tankih filmov, sestavljenih iz kovinskih oksidov. Dobro je dokumentirano, da morfologija osnovne transportne plasti naboja vpliva na morfologijo plasti Perovskita in na njegov stik s transportnim slojem naboja. Na primer, doping z redkimi zemeljskimi ioni preprečuje združevanje nanodelcev SNO2, ki lahko povzročijo strukturne napake, in tudi ublaži tvorbo velikih niox kristalov, kar ustvarja enotno in kompaktno plast kristalov. Tako je mogoče z redkim zemeljskim dopingom doseči tanke plasti te snovi brez napak. Poleg tega ima oder plast v perovskitnih celicah, ki imajo mezoporozno strukturo, pomembno vlogo pri stikih med perovskitnimi in transportnimi plastmi v sončnih celicah. Nanodelci v teh strukturah lahko prikažejo morfološke napake in številne meje zrn. To vodi v neželeno in resno neradiacijsko rekombinacijo. Popolnjevanje por je tudi težava. Doping z redkimi zemeljskimi ioni uravnava rast odrov in zmanjšuje okvare, kar ustvarja poravnane in enotne nanostrukture. Redki zemeljski ioni lahko z izboljšanjem morfološke strukture perovskit in transportnih plasti naboja izboljšajo splošno delovanje in stabilnost perovskitskih sončnih celic, zaradi česar so primernejši za obsežne komercialne aplikacije. Pomen perovskitnih sončnih celic ni mogoče podceniti. Zagotovili bodo vrhunsko zmogljivost proizvodnje energije za veliko nižje stroške kot trenutne sončne celice na osnovi silicija na trgu. Študija je pokazala, da doping perovskit z redkimi zemeljskimi ioni izboljša njegove lastnosti, kar vodi k izboljšanju učinkovitosti in stabilnosti. To pomeni, da so perovskitne sončne celice z izboljšano zmogljivostjo korak bližje temu, da postanejo resničnost.
Čas objave: julij-04-2022 