lähde: AZO materiaalitPerovskiittiset aurinkokennotPerovskite aurinkokennoilla on etuja nykyiseen aurinkokennoteknologiaan verrattuna. Ne voivat olla tehokkaampia, kevyitä ja maksavat vähemmän kuin muut versiot. Perovskiittisessa aurinkokennossa perovskiittikerros on kerrostettu läpinäkyvän elektrodin edessä ja heijastavan elektrodin välissä kennon takana.Katodi- ja anodirajapintojen väliin asetetaan elektrodinkuljetus- ja reiänsiirtokerrokset, mikä helpottaa varauksen keräämistä elektrodeilla.Perovskiittisilla aurinkokennoilla on neljä luokitusta varauksenkuljetuskerroksen morfologisen rakenteen ja kerrosjärjestyksen perusteella: säännöllinen tasomainen, käänteinen tasomainen, säännöllinen mesohuokoinen ja käänteinen mesohuokoinen rakenne.Tekniikassa on kuitenkin useita haittoja. Valo, kosteus ja happi voivat aiheuttaa niiden hajoamisen, niiden absorptio voi olla epäyhtenäinen, ja niillä on myös ongelmia ei-säteilyllisen varauksen rekombinaatiossa. Nestemäiset elektrolyytit voivat syövyttää perovskiitteja, mikä johtaa vakausongelmiin.Niiden käytännön sovellusten toteuttamiseksi on parannettava niiden tehon muunnostehokkuutta ja toiminnan vakautta. Viimeaikainen teknologian kehitys on kuitenkin johtanut perovskiittisiin aurinkokennoihin, joiden hyötysuhde on 25,5 %, mikä tarkoittaa, että ne eivät ole kaukana perinteisistä piistä aurinkokennoista.Tätä tarkoitusta varten harvinaisten maametallien elementtejä on tutkittu sovelluksiin perovskiittisissa aurinkokennoissa. Niillä on valofysikaalisia ominaisuuksia, jotka ratkaisevat ongelmat. Niiden käyttö perovskiittisissa aurinkokennoissa parantaa siten niiden ominaisuuksia, mikä tekee niistä käyttökelpoisempia puhtaan energian ratkaisujen laajamittaisessa toteutuksessa.Kuinka harvinaiset maametallit auttavat perovskiitin aurinkokennoissaHarvinaisten maametallien elementeillä on monia edullisia ominaisuuksia, joita voidaan käyttää parantamaan tämän uuden sukupolven aurinkokennojen toimintaa. Ensinnäkin harvinaisten maametallien ionien hapetus- ja pelkistyspotentiaalit ovat palautuvia, mikä vähentää kohdemateriaalin omaa hapettumista ja pelkistystä. Lisäksi ohutkalvon muodostumista voidaan säädellä lisäämällä näitä alkuaineita kytkemällä ne sekä perovskiitteihin että varauksensiirtometallioksideihin.Lisäksi faasirakennetta ja optoelektronisia ominaisuuksia voidaan säätää upottamalla ne korvaavasti kidehilaan. Vikojen passivointi voidaan saavuttaa onnistuneesti upottamalla ne kohdemateriaaliin joko välimuotoisesti raerajoille tai materiaalin pinnalle.Lisäksi infrapuna- ja ultraviolettifotonit voidaan muuntaa perovskiitteihin reagoivaksi näkyväksi valoksi, koska harvinaisten maametallien ioneissa on lukuisia energeettisiä siirtymäkiertoaloja.Tällä on kaksi etua: se estää perovskiittien vaurioitumisen voimakkaan valon vaikutuksesta ja laajentaa materiaalin spektrivastealuetta. Harvinaisten maametallien käyttö parantaa merkittävästi perovskiittisten aurinkokennojen vakautta ja tehokkuutta.Ohutkalvojen morfologioiden muokkaaminenKuten aiemmin mainittiin, harvinaiset maametallit voivat muuttaa metallioksideista koostuvien ohuiden kalvojen morfologioita. On hyvin dokumentoitu, että alla olevan varauksensiirtokerroksen morfologia vaikuttaa perovskiittikerroksen morfologiaan ja sen kosketukseen varauksenkuljetuskerroksen kanssa.Esimerkiksi seostus harvinaisten maametallien ioneilla estää SnO2-nanohiukkasten aggregoitumista, mikä voi aiheuttaa rakenteellisia vikoja, ja myös vähentää suurten NiOx-kiteiden muodostumista luoden tasaisen ja kompaktin kidekerroksen. Siten näistä aineista voidaan saada ohuita kalvoja ilman virheitä harvinaisen maametallin dopingilla.Lisäksi perovskiittikennoissa, joissa on mesohuokoinen rakenne, telinekerroksella on tärkeä rooli perovskiitin ja varauksenkuljetuskerrosten välisissä kontakteissa aurinkokennoissa. Näissä rakenteissa olevilla nanopartikkeleilla voi olla morfologisia vikoja ja lukuisia raerajoja.Tämä johtaa haitalliseen ja vakavaan ei-säteilyvarauksen rekombinaatioon. Myös huokosten täyttö on ongelma. Harvinaisten maametallien ionien doping säätelee telineen kasvua ja vähentää vikoja luoden kohdistettuja ja yhtenäisiä nanorakenteita.Tarjoamalla parannuksia perovskiitin ja varauksensiirtokerrosten morfologiseen rakenteeseen, harvinaisten maametallien ionit voivat parantaa perovskiitin aurinkokennojen yleistä suorituskykyä ja vakautta, mikä tekee niistä sopivampia laajamittaisiin kaupallisiin sovelluksiin.TulevaisuusPerovskiittisten aurinkokennojen merkitystä ei voi aliarvioida. Ne tarjoavat ylivoimaisen energiantuotantokapasiteetin paljon halvemmalla kuin markkinoilla olevat piipohjaiset aurinkokennot. Tutkimus on osoittanut, että perovskiitin seostus harvinaisten maametallien ioneilla parantaa sen ominaisuuksia, mikä parantaa tehokkuutta ja vakautta. Tämä tarkoittaa, että perovskite-aurinkokennot, joiden suorituskyky on parempi, ovat askeleen lähempänä todellisuutta.
