Използване на елементи на рядкоземнотозем за преодоляване на ограниченията на слънчевите клетки
Слънчеви клетки на перовскит Слънчевите клетки на Perovskite имат предимства пред настоящата технология за слънчеви клетки. Те имат потенциал да бъдат по -ефективни, леки и струват по -малко от другите варианти. В слънчева клетка Perovskite слойът перовскит се прихваща между прозрачен електрод отпред и отразяващ електрод в задната част на клетката. Електродни транспортни и транспортни слоеве на дупки се поставят между катод и анод интерфейс, което улеснява събирането на заряд в електродите. Има четири класификации на слънчеви клетки на перовскит, базирани на морфологична структура и слой последователност на транспортния слой за зареждане: редовни равнинни, обърнати равнинни, редовни мезопорести и обърнати мезопорни структури. Въпреки това, няколко недостатъка съществуват с технологията. Светлината, влагата и кислородът могат да предизвикат разграждането им, тяхното усвояване може да бъде несъответстващо, а също така имат проблеми с рекомбинацията на нерадиационния заряд. Перовскитите могат да бъдат корозирани от течни електролити, което води до проблеми със стабилността. За да се реализират техните практически приложения, трябва да се направят подобрения в тяхната ефективност на преобразуване на енергия и оперативна стабилност. Въпреки това, скорошният напредък в технологиите доведе до слънчеви клетки на Perovskite с 25,5% ефективност, което означава, че те не са далеч зад конвенционалните силиконови фотоволтаични слънчеви клетки. За тази цел са изследвани елементи на рядкоземното земя за приложения в слънчевите клетки на перовскит. Те притежават фотофизични свойства, които преодоляват проблемите. Следователно използването им в слънчевите клетки на Perovskite ще подобри техните свойства, което ще ги направи по-жизнеспособни за мащабно изпълнение на решения за чиста енергия. Как редките земни елементи подпомагат слънчевите клетки на Perovskite Има много изгодни свойства, които притежават редки земни елементи, които могат да се използват за подобряване на функцията на това ново поколение слънчеви клетки. Първо, окислителните и редукционни потенциали в редкоземни йони са обратими, намалявайки собственото окисляване и редукция на целевия материал. Освен това, образуването на тънък филм може да се регулира чрез добавяне на тези елементи чрез свързване както с перовскити, така и с транспортни метални оксиди. Освен това, фазовата структура и оптоелектронните свойства могат да се регулират чрез заместване на тях в кристалната решетка. Пасивацията на дефектите може да бъде постигната успешно чрез вграждане в целевия материал или интерстифицирано в границите на зърното, или върху повърхността на материала. Нещо повече, инфрачервените и ултравиолетови фотони могат да бъдат превърнати в видима от перовскит видима светлина поради наличието на множество енергийни преходни орбити в редките йони. Предимствата на това са двойни: тя избягва перовскитите да се повредят от светлината с висока интензивност и разширява спектралния диапазон на реакцията на материала. Използването на редки земни елементи значително подобрява стабилността и ефективността на слънчевите клетки на перовскит. Промяна на морфологии на тънки филми Както бе споменато по -горе, редките земни елементи могат да променят морфологиите на тънки филми, състоящи се от метални оксиди. Добре документирано е, че морфологията на основния заряден транспортен слой влияе върху морфологията на перовскитския слой и контактът му с транспортния слой за зареждане. Например, допингът с рядкоземни йони предотвратява агрегацията на наночастици SNO2, които могат да причинят структурни дефекти, а също така и смекчава образуването на големи кристали на Niox, създавайки равномерен и компактен слой от кристали. По този начин, филмите за тънък слой на тези вещества без дефекти могат да бъдат постигнати с рядкоземно допинг. Освен това, скеленият слой в клетките на перовскит, които имат мезопореста структура, играе важна роля в контактите между перовскитните и зареждащите транспортни слоеве в слънчевите клетки. Наночастиците в тези структури могат да показват морфологични дефекти и множество граници на зърното. Това води до неблагоприятна и сериозна рекомбинация на нерадиативно зареждане. Попълването на порите също е проблем. Допингът с рядкоземни йони регулира растежа на скелето и намалява дефектите, създавайки подравнени и равномерни наноструктури. Чрез осигуряване на подобрения на морфологичната структура на перовскитните и зареждащите транспортни слоеве, редките земни йони могат да подобрят цялостната производителност и стабилността на слънчевите клетки на перовскит, което ги прави по-подходящи за мащабни търговски приложения. Значението на слънчевите клетки на перовскит не може да бъде занижено. Те ще осигурят превъзходен капацитет за производство на енергия за много по-ниска цена от настоящите слънчеви клетки на базата на силиций на пазара. Проучването демонстрира, че допингът перовскит с редкоземни йони подобрява неговите свойства, което води до подобряване на ефективността и стабилността. Това означава, че слънчевите клетки на Perovskite с подобрена производителност са една стъпка по -близо до това да се превърне в реалност.
Време за публикация: 04-2022 юли 