સૌર કોષોની મર્યાદાઓને દૂર કરવા માટે દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોનો ઉપયોગ
સૌર કોષોની મર્યાદાઓને દૂર કરવા માટે દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોનો ઉપયોગ
સ્ત્રોત: AZO સામગ્રીપેરોવસ્કાઇટ સૌર કોષોપેરોવસ્કાઈટ સોલાર કોશિકાઓ વર્તમાન સોલર સેલ ટેકનોલોજી કરતાં ફાયદા ધરાવે છે. તેઓ વધુ કાર્યક્ષમ બનવાની ક્ષમતા ધરાવે છે, ઓછા વજનવાળા હોય છે અને અન્ય પ્રકારો કરતાં ઓછી કિંમત ધરાવે છે. પેરોવસ્કાઇટ સોલર સેલમાં, પેરોવસ્કાઇટનું સ્તર આગળના ભાગમાં પારદર્શક ઇલેક્ટ્રોડ અને કોષની પાછળના ભાગમાં પ્રતિબિંબીત ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે સેન્ડવીચ કરવામાં આવે છે.ઇલેક્ટ્રોડ પરિવહન અને છિદ્ર પરિવહન સ્તરો કેથોડ અને એનોડ ઇન્ટરફેસ વચ્ચે દાખલ કરવામાં આવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર ચાર્જ એકત્ર કરવાની સુવિધા આપે છે.મોર્ફોલોજી સ્ટ્રક્ચર અને ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયરના લેયર સિક્વન્સના આધારે પેરોવસ્કાઈટ સોલર સેલના ચાર વર્ગીકરણ છે: રેગ્યુલર પ્લાનર, ઈન્વર્ટેડ પ્લાનર, રેગ્યુલર મેસોપોરસ અને ઈન્વર્ટેડ મેસોપોરસ સ્ટ્રક્ચર.જો કે, તકનીકમાં ઘણી ખામીઓ છે. પ્રકાશ, ભેજ અને ઓક્સિજન તેમના અધોગતિને પ્રેરિત કરી શકે છે, તેમનું શોષણ મેળ ખાતું નથી, અને તેઓને બિન-રેડિએટીવ ચાર્જ પુનઃસંયોજનની સમસ્યા પણ છે. પેરોવસ્કાઇટ્સ પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ દ્વારા કાટ થઈ શકે છે, જે સ્થિરતા સમસ્યાઓ તરફ દોરી જાય છે.તેમના વ્યવહારુ ઉપયોગોને સાકાર કરવા માટે, તેમની પાવર કન્વર્ઝન કાર્યક્ષમતા અને ઓપરેશનલ સ્થિરતામાં સુધારા કરવા જોઈએ. જો કે, ટેક્નોલોજીમાં તાજેતરના વિકાસને કારણે 25.5% કાર્યક્ષમતા સાથે પેરોવસ્કાઈટ સોલાર કોષો થયા છે, જેનો અર્થ છે કે તેઓ પરંપરાગત સિલિકોન ફોટોવોલ્ટેઇક સૌર કોષો કરતાં વધુ પાછળ નથી.આ માટે, પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલમાં એપ્લિકેશન માટે દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોની શોધ કરવામાં આવી છે. તેઓ ફોટોફિઝિકલ ગુણધર્મો ધરાવે છે જે સમસ્યાઓને દૂર કરે છે. તેથી પેરોવસ્કાઈટ સોલાર સેલ્સમાં તેનો ઉપયોગ કરવાથી તેમની મિલકતોમાં સુધારો થશે, જે તેમને સ્વચ્છ ઉર્જા ઉકેલો માટે મોટા પાયે અમલીકરણ માટે વધુ સક્ષમ બનાવે છે.કેવી રીતે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો પેરોવસ્કાઇટ સૌર કોષોને મદદ કરે છેએવા ઘણા ફાયદાકારક ગુણધર્મો છે જે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો ધરાવે છે જેનો ઉપયોગ આ નવી પેઢીના સૌર કોષોના કાર્યને સુધારવા માટે થઈ શકે છે. પ્રથમ, દુર્લભ-પૃથ્વી આયનોમાં ઓક્સિડેશન અને ઘટાડો સંભવિત ઉલટાવી શકાય તેવું છે, જે લક્ષ્ય સામગ્રીના પોતાના ઓક્સિડેશન અને ઘટાડાને ઘટાડે છે. વધુમાં, પાતળી-ફિલ્મ રચનાને પેરોવસ્કાઇટ્સ અને ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ મેટલ ઓક્સાઇડ બંને સાથે જોડીને આ તત્વોના ઉમેરા દ્વારા નિયંત્રિત કરી શકાય છે.વધુમાં, તબક્કાનું માળખું અને ઓપ્ટોઈલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મોને ક્રિસ્ટલ જાળીમાં અવેજી રીતે એમ્બેડ કરીને ગોઠવી શકાય છે. ખામીનું નિષ્ક્રિયકરણ તેમને લક્ષ્ય સામગ્રીમાં ક્યાં તો અનાજની સીમાઓ પર અથવા સામગ્રીની સપાટી પર ઇન્ટરસ્ટિશિયલ એમ્બેડ કરીને સફળતાપૂર્વક પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.તદુપરાંત, દુર્લભ-પૃથ્વી આયનોમાં અસંખ્ય ઊર્જાસભર સંક્રમણ ભ્રમણકક્ષાની હાજરીને કારણે ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ ફોટોનને પેરોવસ્કાઇટ-રિસ્પોન્સિવ દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે.આના ફાયદા બે ગણા છે: તે ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા પ્રકાશથી પેરોવસ્કાઇટ્સને નુકસાન થતું ટાળે છે અને સામગ્રીની સ્પેક્ટ્રલ પ્રતિભાવ શ્રેણીને વિસ્તૃત કરે છે. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો ઉપયોગ પેરોવસ્કાઇટ સૌર કોષોની સ્થિરતા અને કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે.પાતળી ફિલ્મોના મોર્ફોલોજીસમાં ફેરફાર કરવોઅગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો મેટલ ઓક્સાઇડ ધરાવતી પાતળી ફિલ્મોના મોર્ફોલોજીમાં ફેરફાર કરી શકે છે. તે સારી રીતે દસ્તાવેજીકૃત છે કે અન્ડરલાઇંગ ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયરનું મોર્ફોલોજી પેરોવસ્કાઇટ લેયરના મોર્ફોલોજી અને તેના ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયર સાથેના સંપર્કને પ્રભાવિત કરે છે.ઉદાહરણ તરીકે, દુર્લભ-પૃથ્વી આયનો સાથે ડોપિંગ SnO2 નેનોપાર્ટિકલ્સના એકત્રીકરણને અટકાવે છે જે માળખાકીય ખામીઓનું કારણ બની શકે છે, અને મોટા NiOx સ્ફટિકોની રચનાને પણ ઘટાડે છે, જે સ્ફટિકોના એક સમાન અને કોમ્પેક્ટ સ્તર બનાવે છે. આમ, દુર્લભ-પૃથ્વી ડોપિંગ દ્વારા ખામી વિના આ પદાર્થોની પાતળા સ્તરવાળી ફિલ્મો પ્રાપ્ત કરી શકાય છે.વધુમાં, પેરોવસ્કાઈટ કોશિકાઓમાં સ્કેફોલ્ડ લેયર કે જેનું મેસોપોરસ માળખું હોય છે તે પેરોવસ્કાઈટ અને સૌર કોષોમાં ચાર્જ પરિવહન સ્તરો વચ્ચેના સંપર્કોમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ રચનાઓમાંના નેનોપાર્ટિકલ્સ મોર્ફોલોજિકલ ખામીઓ અને અસંખ્ય અનાજની સીમાઓ પ્રદર્શિત કરી શકે છે.આ પ્રતિકૂળ અને ગંભીર બિન-રેડિએટીવ ચાર્જ પુનઃસંયોજન તરફ દોરી જાય છે. પોર ફિલિંગ પણ એક સમસ્યા છે. દુર્લભ-પૃથ્વી આયનો સાથે ડોપિંગ સ્કેફોલ્ડ વૃદ્ધિને નિયંત્રિત કરે છે અને ખામી ઘટાડે છે, સંરેખિત અને સમાન નેનોસ્ટ્રક્ચર બનાવે છે.પેરોવસ્કાઈટ અને ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયરના મોર્ફોલોજિકલ સ્ટ્રક્ચર માટે સુધારાઓ પ્રદાન કરીને, દુર્લભ પૃથ્વી આયન પેરોવસ્કાઈટ સૌર કોષોની એકંદર કામગીરી અને સ્થિરતાને સુધારી શકે છે, જે તેમને મોટા પાયે વ્યાપારી કાર્યક્રમો માટે વધુ યોગ્ય બનાવે છે.ધ ફ્યુચરપેરોવસ્કાઇટ સૌર કોષોનું મહત્વ ઓછું કરી શકાતું નથી. તેઓ બજારમાં વર્તમાન સિલિકોન-આધારિત સૌર કોષો કરતાં ઘણી ઓછી કિંમતે શ્રેષ્ઠ ઊર્જા ઉત્પાદન ક્ષમતા પ્રદાન કરશે. અભ્યાસે દર્શાવ્યું છે કે દુર્લભ-પૃથ્વી આયનો સાથે ડોપિંગ પેરોવસ્કાઈટ તેના ગુણધર્મોને સુધારે છે, જે કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતામાં સુધારો તરફ દોરી જાય છે. આનો અર્થ એ છે કે સુધારેલ પ્રદર્શન સાથે પેરોવસ્કાઇટ સૌર કોષો વાસ્તવિકતા બનવાની એક પગલું નજીક છે.
