Verwenden von Seltenerdeelementen, um Einschränkungen von Solarzellen zu überwinden
Verwenden von Seltenerdeelementen, um Einschränkungen von Solarzellen zu überwinden
Quelle: Azo -MaterialienPerovskit -SolarzellenPerovskit -Solarzellen haben Vorteile gegenüber der aktuellen Solarzellentechnologie. Sie haben das Potenzial, effizienter zu sein, leicht und kosten weniger als andere Varianten. In einer Perovskit -Solarzelle ist die Perowskitschicht zwischen einer transparenten Elektrode vorne und einer reflektierenden Elektrode an der Rückseite der Zelle eingeklemmt.Elektrodentransport- und Lochtransportschichten werden zwischen Kathoden- und Anodenschnittstellen eingeführt, wodurch die Ladung an den Elektroden die Ladungserfassung erleichtert wird.Es gibt vier Klassifizierungen von Perovskit -Solarzellen, die auf Morphologiestruktur und Schichtsequenz der Ladungstransportschicht basieren: reguläre planare, umgekehrte planare, reguläre mesoporöse und umgekehrte mesoporöse Strukturen.Mit der Technologie gibt es jedoch mehrere Nachteile. Licht, Feuchtigkeit und Sauerstoff können ihren Abbau induzieren, ihre Absorption kann nicht übereinstimmend sein und sie haben auch Probleme mit der Rekombination von Ladungen mit nicht rensibler Ladung. Perovskite können durch flüssige Elektrolyte korrodiert werden, was zu Stabilitätsproblemen führt.Um ihre praktischen Anwendungen zu verwirklichen, müssen Verbesserungen in der Effizienz und der operativen Stabilität der Energieumwandlung vorgenommen werden. Die jüngsten technologischen Fortschritte haben jedoch zu Perovskit -Solarzellen mit einer Effizienz von 25,5% geführt, was bedeutet, dass sie nicht weit hinter herkömmlichen Siliziumphotovoltaik -Solarzellen zurückliegen.Zu diesem Zweck wurden Seltenerdelemente für Anwendungen in Perovskit-Solarzellen untersucht. Sie besitzen photophysikalische Eigenschaften, die die Probleme überwinden. Die Verwendung in Perovskit-Solarzellen verbessert daher ihre Eigenschaften, wodurch sie für die Implementierung von Lösungen für saubere Energien in großem Maßstab realisierbarer werden.Wie Seltenerdelemente Perovskit -Solarzellen helfenEs gibt viele vorteilhafte Eigenschaften, die Seltenerdelemente besitzen, die verwendet werden können, um die Funktion dieser neuen Generation von Solarzellen zu verbessern. Erstens sind Oxidations- und Reduktionspotentiale in seltenen Erdionen reversibel und verringern die Oxidation und Reduktion des Zielmaterials. Zusätzlich kann die Dünnfilmbildung durch Zugabe dieser Elemente reguliert werden, indem sie sie sowohl mit Perovskiten als auch mit Ladungstransportmetalloxiden koppeln.Darüber hinaus können Phasenstruktur und optoelektronische Eigenschaften durch substitutionelles Einbetten in das Kristallgitter eingestellt werden. Defekt -Passivierung kann erfolgreich erreicht werden, indem sie in das Zielmaterial entweder interstitial an den Korngrenzen oder an der Oberfläche des Materials eingebettet werden.Darüber hinaus können Infrarot- und Ultraviolettphotonen aufgrund des Vorhandenseins zahlreicher energetischer Übergangsumlaufbahnen in den Seltenerdionen in das Vorhandensein zahlreicher energetischer Übergangsbahnen umgewandelt werden.Die Vorteile davon sind zweifach: Es vermeidet, dass die Perovskiten durch hochintensives Licht beschädigt werden, und erweitert den spektralen Reaktionsbereich des Materials. Die Verwendung von Seltenerdelementen verbessert die Stabilität und Effizienz von Perovskit -Solarzellen signifikant.Modifizierung von Morphologien dünner FilmeWie bereits erwähnt, können Seltenerdelemente die Morphologien dünner Filme verändern, die aus Metalloxiden bestehen. Es ist gut dokumentiert, dass die Morphologie der zugrunde liegenden Ladungstransportschicht die Morphologie der Perovskitschicht und ihren Kontakt mit der Ladung Transportschicht beeinflusst.Beispielsweise verhindert das Dotieren mit seltenen Erdionen die Aggregation von SNO2-Nanopartikeln, die Strukturdefekte verursachen können, und mildert auch die Bildung großer Nioxkristalle, wodurch eine gleichmäßige und kompakte Schicht von Kristallen erzeugt wird. Somit können dünne Schichtfilme dieser Substanzen ohne Defekte mit seltener Erds-Doping erreicht werden.Darüber hinaus spielt die Gerüstschicht in Perowskitzellen mit einer mesoporösen Struktur eine wichtige Rolle in den Kontakten zwischen Perovskit- und Ladungsportschichten in den Solarzellen. Die Nanopartikel in diesen Strukturen können morphologische Defekte und zahlreiche Korngrenzen aufweisen.Dies führt zu einer negativen und schwerwiegenden Rekombination nicht ausstrahlender Ladung. Porenfüllung ist ebenfalls ein Problem. Das Dotieren von Ionen mit seltenen Erds reguliert das Gerüstwachstum und reduziert Defekte, wodurch ausgerichtete und einheitliche Nanostrukturen erzeugt werden.Durch Verbesserungen für die morphologische Struktur von Perovskit- und Ladungstransportschichten können Seltenerdionen die Gesamtleistung und Stabilität von Perovskit-Solarzellen verbessern, wodurch sie für große kommerzielle Anwendungen besser geeignet sind.Die ZukunftDie Bedeutung von Perovskit -Solarzellen kann nicht untertrieben werden. Sie werden überlegene Energieerzeugungskapazitäten für eine viel geringere Kosten bieten als aktuelle Solarzellen auf Siliziumbasis auf dem Markt. Die Studie hat gezeigt, dass das Dotieren von Perovskit mit seltenen Erde ihre Eigenschaften verbessert und zu Verbesserungen der Effizienz und Stabilität führt. Dies bedeutet, dass Perovskit -Solarzellen mit verbesserter Leistung einen Schritt näher daran sind, Wirklichkeit zu werden.
