Haruldaste muldmetallide kasutamine päikesepatareide piirangute ületamiseks
Haruldaste muldmetallide kasutamine päikesepatareide piirangute ületamiseks
allikas: AZO materjalidPerovskite päikesepatareidPerovskite päikesepatareidel on praeguse päikesepatarei tehnoloogia ees eelised. Need võivad olla tõhusamad, kerged ja maksavad vähem kui muud variandid. Perovskiidist päikesepatareis on perovskiidikiht elemendi esiosa läbipaistva elektroodi ja elemendi tagaküljel asuva peegeldava elektroodi vahel.Katoodi ja anoodi liideste vahele sisestatakse elektroodide transpordi ja aukude transpordi kihid, mis hõlbustab laengu kogumist elektroodidel.Perovskiidist päikesepatareidel on neli klassifikatsiooni, mis põhinevad laengu transpordikihi morfoloogilisel struktuuril ja kihtide järjestusel: korrapärased tasapinnalised, ümberpööratud tasapinnalised, korrapärased mesopoorsed ja pööratud mesopoorsed struktuurid.Tehnoloogial on aga mitmeid puudusi. Valgus, niiskus ja hapnik võivad põhjustada nende lagunemist, nende neeldumine võib olla ebaühtlane ja neil on probleeme ka mittekiirgusliku laengu rekombinatsiooniga. Vedelad elektrolüüdid võivad perovskiite korrodeerida, mis põhjustab stabiilsusprobleeme.Nende praktiliste rakenduste realiseerimiseks tuleb parandada nende võimsuse muundamise tõhusust ja tööstabiilsust. Hiljutised tehnoloogia edusammud on aga viinud 25,5% efektiivsusega perovskiit-päikesepatareideni, mis tähendab, et need ei jää palju alla tavapärastele ränist fotogalvaanilistele päikesepatareidele.Sel eesmärgil on uuritud haruldaste muldmetallide elemente, mida saab kasutada perovskite päikesepatareides. Neil on fotofüüsikalised omadused, mis saavad probleemidest üle. Nende kasutamine perovskiidist päikesepatareides parandab seetõttu nende omadusi, muutes need elujõulisemaks puhta energia lahenduste suuremahuliseks rakendamiseks.Kuidas haruldased muldmetallid perovskiidist päikesepatareid aitavadHaruldastel muldmetallidel on palju kasulikke omadusi, mida saab kasutada selle uue põlvkonna päikesepatareide töö parandamiseks. Esiteks on haruldaste muldmetallide ioonide oksüdatsiooni- ja redutseerimispotentsiaalid pöörduvad, vähendades sihtmaterjali enda oksüdatsiooni ja redutseerimist. Lisaks saab õhukese kile moodustumist reguleerida nende elementide lisamisega, ühendades need nii perovskiitide kui ka laengu transpordi metallioksiididega.Lisaks saab faasistruktuuri ja optoelektroonilisi omadusi reguleerida, sisestades need asendavalt kristallvõre. Defektide passiveerimist saab edukalt saavutada, kui need sisestatakse sihtmaterjali kas interstitsiaalselt tera piiridesse või materjali pinnale.Lisaks saab haruldaste muldmetallide ioonides arvukate energeetiliste üleminekuorbiitide tõttu infrapuna- ja ultraviolettfotoneid muundada perovskiidile reageerivaks nähtavaks valguseks.Sellel on kaks eelist: see väldib perovskiitide kahjustamist suure intensiivsusega valguse mõjul ja laiendab materjali spektraalreaktsiooni ulatust. Haruldaste muldmetallide elementide kasutamine parandab oluliselt perovskiit-päikesepatareide stabiilsust ja efektiivsust.Õhukeste kilede morfoloogiate muutmineNagu varem mainitud, võivad haruldaste muldmetallide elemendid muuta metallioksiididest koosnevate õhukeste kilede morfoloogiat. On hästi dokumenteeritud, et aluseks oleva laengu transpordikihi morfoloogia mõjutab perovskiitkihi morfoloogiat ja selle kokkupuudet laengu transpordikihiga.Näiteks hoiab haruldaste muldmetallide ioonidega doping ära SnO2 nanoosakeste agregatsiooni, mis võib põhjustada struktuurseid defekte, samuti leevendab suurte NiOx kristallide teket, luues ühtlase ja kompaktse kristallide kihi. Seega saab haruldaste muldmetallide dopinguga saavutada nendest ainetest ilma defektideta õhukese kihi.Lisaks mängib mesopoorse struktuuriga perovskiitrakkude karkassikiht olulist rolli perovskiidi ja laengu transpordikihtide vahelistes kontaktides päikesepatareides. Nendes struktuurides olevad nanoosakesed võivad avaldada morfoloogilisi defekte ja arvukalt terade piire.See toob kaasa kahjuliku ja tõsise mittekiirgusliku laengu rekombinatsiooni. Probleemiks on ka pooride täitmine. Haruldaste muldmetallide ioonidega doping reguleerib karkassi kasvu ja vähendab defekte, luues joondatud ja ühtlased nanostruktuurid.Parandades perovskiidi ja laengu transpordikihtide morfoloogilist struktuuri, võivad haruldaste muldmetallide ioonid parandada perovskite päikesepatareide üldist jõudlust ja stabiilsust, muutes need sobivamaks suuremahulisteks kommertsrakendusteks.TulevikPerovskiidist päikesepatareide tähtsust ei saa alahinnata. Need pakuvad paremat energiatootmisvõimsust palju madalama hinnaga kui praegu turul olevad ränipõhised päikesepatareid. Uuring on näidanud, et perovskiidi doping haruldaste muldmetallide ioonidega parandab selle omadusi, mis toob kaasa tõhususe ja stabiilsuse paranemise. See tähendab, et parema jõudlusega perovskiit-päikesepatareid on sammu võrra lähemal tegelikkuseks saamisele.
