Použití prvků vzácných zemin k překonání omezení solárních článků
Použití prvků vzácných zemin k překonání omezení solárních článků
zdroj:AZO materiályPerovskitové solární článkyPerovskitové solární články mají oproti současné technologii solárních článků výhody. Mají potenciál být efektivnější, jsou lehké a stojí méně než jiné varianty. V perovskitovém solárním článku je vrstva perovskitu vložena mezi průhlednou elektrodu na přední straně a reflexní elektrodu na zadní straně článku.Mezi rozhraní katody a anody jsou vloženy transportní vrstvy elektrod a děrové transportní vrstvy, což usnadňuje sběr náboje na elektrodách.Existují čtyři klasifikace perovskitových solárních článků na základě morfologické struktury a sledu vrstev vrstvy transportu náboje: pravidelné rovinné, invertované rovinné, pravidelné mezoporézní a invertované mezoporézní struktury.Technologie však má několik nevýhod. Světlo, vlhkost a kyslík mohou vyvolat jejich degradaci, jejich absorpce může být nesprávná a mají také problémy s neradiační rekombinací náboje. Perovskity mohou být zkorodovány kapalnými elektrolyty, což vede k problémům se stabilitou.Aby bylo možné realizovat jejich praktické aplikace, je třeba zlepšit účinnost přeměny energie a provozní stabilitu. Nedávné pokroky v technologii však vedly k perovskitovým solárním článkům s účinností 25,5 %, což znamená, že nejsou daleko za konvenčními křemíkovými fotovoltaickými solárními články.Za tímto účelem byly prozkoumány prvky vzácných zemin pro aplikace v perovskitových solárních článcích. Mají fotofyzikální vlastnosti, které překonávají problémy. Jejich použití v perovskitových solárních článcích proto zlepší jejich vlastnosti, čímž se stanou životaschopnějšími pro rozsáhlou implementaci pro řešení čisté energie.Jak prvky vzácných zemin pomáhají perovskitovým solárním článkůmExistuje mnoho výhodných vlastností prvků vzácných zemin, které lze využít ke zlepšení funkce této nové generace solárních článků. Za prvé, oxidační a redukční potenciály v iontech vzácných zemin jsou reverzibilní, což snižuje vlastní oxidaci a redukci cílového materiálu. Kromě toho lze tvorbu tenkého filmu regulovat přidáním těchto prvků jejich spojením jak s perovskity, tak s oxidy kovů transportujících náboj.Kromě toho lze fázovou strukturu a optoelektronické vlastnosti upravit jejich substitučním zabudováním do krystalové mřížky. Pasivace defektů lze úspěšně dosáhnout jejich zapuštěním do cílového materiálu buď intersticiálně na hranicích zrn nebo na povrchu materiálu.Kromě toho mohou být infračervené a ultrafialové fotony přeměněny na viditelné světlo reagující na perovskity díky přítomnosti četných energetických přechodových drah v iontech vzácných zemin.Výhody jsou dvojí: zabraňuje poškození perovskitů světlem o vysoké intenzitě a rozšiřuje rozsah spektrální odezvy materiálu. Použití prvků vzácných zemin výrazně zlepšuje stabilitu a účinnost perovskitových solárních článků.Úprava morfologie tenkých filmůJak již bylo zmíněno dříve, prvky vzácných zemin mohou modifikovat morfologii tenkých filmů sestávajících z oxidů kovů. Je dobře zdokumentováno, že morfologie podkladové vrstvy transportu náboje ovlivňuje morfologii vrstvy perovskitu a její kontakt s vrstvou transportu náboje.Například dopování ionty vzácných zemin zabraňuje agregaci nanočástic SnO2, které mohou způsobit strukturální defekty, a také zmírňuje tvorbu velkých krystalů NiOx, čímž se vytváří jednotná a kompaktní vrstva krystalů. Tak lze pomocí dopingu vzácných zemin dosáhnout tenkovrstvých filmů těchto látek bez defektů.Kromě toho vrstva lešení v perovskitových článcích, které mají mezoporézní strukturu, hraje důležitou roli v kontaktech mezi perovskitovými a nábojovými transportními vrstvami v solárních článcích. Nanočástice v těchto strukturách mohou vykazovat morfologické defekty a četné hranice zrn.To vede k nepříznivé a závažné neradiační rekombinaci náboje. Problémem je také vyplňování pórů. Dopování ionty vzácných zemin reguluje růst skeletu a snižuje defekty, čímž vytváří zarovnané a jednotné nanostruktury.Poskytnutím vylepšení morfologické struktury perovskitových a nábojových transportních vrstev mohou ionty vzácných zemin zlepšit celkový výkon a stabilitu perovskitových solárních článků, což je činí vhodnějšími pro komerční aplikace ve velkém měřítku.BudoucnostVýznam perovskitových solárních článků nelze podceňovat. Poskytnou vynikající kapacitu výroby energie za mnohem nižší náklady než současné solární články na bázi křemíku na trhu. Studie prokázala, že dopování perovskitu ionty vzácných zemin zlepšuje jeho vlastnosti, což vede ke zlepšení účinnosti a stability. To znamená, že perovskitové solární články se zlepšeným výkonem jsou o krok blíže k tomu, aby se staly realitou.
