Використання елементів рідкоземлі для подолання обмежень сонячних батарей
Перовскіт Сонячні клітини Сонячні батареї Perovskite мають переваги перед сучасною технологією сонячних батарей. Вони мають потенціал бути більш ефективними, легкими та коштують менше, ніж інші варіанти. У сонячній комірці перовскіту шар перовскіту просочений між прозорим електродом спереду і світловідбиваючим електродом на задній частині комірки. Транспортні шари транспорту та отвору вставляються між катодними та анодними інтерфейсами, що полегшує збір заряду на електродах. Існує чотири класифікації сонячних батарей перовскіту на основі структури морфології та послідовності шару транспортного шару заряду: регулярні плоскі, перевернуті планарні, регулярні мезопористі та перевернуті мезопористі структури. Однак у цій технології існує кілька недоліків. Світло, волога та кисень можуть викликати їх деградацію, їх поглинання може бути невідповідним, а також у них виникають проблеми з рекомбінації, що не є традіативним зарядом. Перовскіти можуть корозуватися рідкими електролітами, що призводить до проблем стабільності. Для реалізації їх практичних застосувань необхідно вдосконалення в їх ефективності перетворення потужності та оперативній стабільності. Однак останні досягнення в галузі технологій призвели до сонячних батарей перовскіту з ефективністю 25,5%, а це означає, що вони не відстають від звичайних фотоелектричних сонячних батарей. З цією метою було досліджено рідкісні елементи для застосування в сонячних батареях перовскіт. Вони володіють фотофізичними властивостями, які долають проблеми. Таким чином, використання їх у сонячних батареях перовскіт покращить їх властивості, що зробить їх більш життєздатними для масштабної реалізації для чистої енергетичної розчини. Як рідкісні елементи Землі допомагають сонячним клітинам перовскіту Існує безліч вигідних властивостей, якими володіють рідкісні елементи Землі, які можуть бути використані для поліпшення функції цього нового покоління сонячних батарей. По-перше, потенціали окислення та відновлення іонів рідкоземельних іонів є оборотними, зменшуючи власне окислення та відновлення цільового матеріалу. Крім того, утворення тонкого фільму може регулюватися додаванням цих елементів шляхом з'єднання їх з перовскітами та оксидами металів заряду. Крім того, фазова структура та оптоелектронні властивості можуть бути відрегульовані шляхом заміни їх вкладення в кристалічну решітку. Пасівація дефектів може бути успішно досягнута, вбудовуючи їх у цільовий матеріал або інтерститиально на межі зерна, або на поверхню матеріалу. Більше того, інфрачервоні та ультрафіолетові фотони можуть бути перетворені в перовскіт, що реагує видиме світло через наявність численних енергетичних перехідних орбіт у рідкісних іонах. Переваги цього двоякі: це дозволяє уникнути пошкодження перовскітів за допомогою світла високої інтенсивності та розширює діапазон спектральних реакцій матеріалу. Використання рідкісних елементів Землі значно покращує стабільність та ефективність сонячних батарей перовскіту. Модифікація морфології тонких плівок Як було сказано раніше, рідкісні земляні елементи можуть змінювати морфології тонких плівок, що складаються з оксидів металів. Добре задокументовано, що морфологія основного транспортного шару заряду впливає на морфологію шарі перовскіту та його контакт із транспортним шаром заряду. Наприклад, допінг з рідкісними іонами запобігає агрегації наночастинок SNO2, які можуть спричинити структурні дефекти, а також пом'якшують утворення великих кристалів NIOX, створюючи рівномірний і компактний шар кристалів. Таким чином, тонкі шари плівки цих речовин без дефектів можуть бути досягнуті за допомогою рідкісного допінгу. Крім того, шар скелі в клітинах перовскіту, які мають мезопористу структуру, відіграє важливу роль у контактах між перовскітом та транспортними шарами заряду в сонячних клітинах. Наночастинки в цих структурах можуть демонструвати морфологічні дефекти та численні межі зерна. Це призводить до несприятливої та серйозної нерадіативної рекомбінації. Наповнення пор також є проблемою. Допінг з рідкоземельними іонами регулює ріст каркасів і зменшує дефекти, створюючи вирівняні та рівномірні наноструктури. Забезпечуючи вдосконалення морфологічної структури перовскіту та транспортних шарів зарядки, рідкісні іони землі можуть покращити загальну продуктивність та стабільність сонячних батарей перовскітів, що робить їх більш придатними для масштабних комерційних застосувань. Важливість сонячних клітин перовскітів не може бути занижена. Вони забезпечать чудову потужність виробництва енергії для значно меншої вартості, ніж поточні сонячні батареї на основі кремнію на ринку. Дослідження продемонструвало, що допінг перовскіт з рідкісними іонами покращує його властивості, що призводить до підвищення ефективності та стабільності. Це означає, що сонячні батареї перовскіту з покращеною продуктивністю є на крок ближче до того, щоб стати реальністю.
Час посади: липень-04-2022 