सौर कोशिकाओं की सीमाओं पर काबू पाने के लिए दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों का उपयोग करना
सौर कोशिकाओं की सीमाओं पर काबू पाने के लिए दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों का उपयोग करना
स्रोत: एज़ो सामग्रीपेरोव्स्काइट सौर सेलवर्तमान सौर सेल प्रौद्योगिकी की तुलना में पेरोव्स्काइट सौर सेल के फायदे हैं। उनमें अधिक कुशल होने की क्षमता है, वे हल्के हैं और अन्य वेरिएंट की तुलना में कम लागत वाले हैं। पेरोव्स्काइट सौर सेल में, पेरोव्स्काइट की परत सेल के सामने एक पारदर्शी इलेक्ट्रोड और पीछे एक परावर्तक इलेक्ट्रोड के बीच सैंडविच होती है।कैथोड और एनोड इंटरफेस के बीच इलेक्ट्रोड ट्रांसपोर्ट और होल ट्रांसपोर्ट परतें डाली जाती हैं, जो इलेक्ट्रोड पर चार्ज संग्रह की सुविधा प्रदान करती हैं।आकृति विज्ञान संरचना और चार्ज ट्रांसपोर्ट परत के परत अनुक्रम के आधार पर पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के चार वर्गीकरण हैं: नियमित प्लानर, उलटा प्लानर, नियमित मेसोपोरस और उलटा मेसोपोरस संरचनाएं।हालाँकि, प्रौद्योगिकी में कई कमियाँ मौजूद हैं। प्रकाश, नमी और ऑक्सीजन उनके क्षरण को प्रेरित कर सकते हैं, उनका अवशोषण बेमेल हो सकता है, और उनमें गैर-विकिरणीय चार्ज पुनर्संयोजन की समस्या भी होती है। पेरोव्स्काइट्स को तरल इलेक्ट्रोलाइट्स द्वारा संक्षारित किया जा सकता है, जिससे स्थिरता संबंधी समस्याएं पैदा हो सकती हैं।उनके व्यावहारिक अनुप्रयोगों को साकार करने के लिए, उनकी बिजली रूपांतरण दक्षता और परिचालन स्थिरता में सुधार किया जाना चाहिए। हालाँकि, प्रौद्योगिकी में हालिया प्रगति ने 25.5% दक्षता वाले पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं को जन्म दिया है, जिसका अर्थ है कि वे पारंपरिक सिलिकॉन फोटोवोल्टिक सौर कोशिकाओं से बहुत पीछे नहीं हैं।इस प्रयोजन के लिए, पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में अनुप्रयोगों के लिए दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों का पता लगाया गया है। इनमें फोटोफिजिकल गुण होते हैं जो समस्याओं को दूर करते हैं। इसलिए पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं में उनका उपयोग करने से उनके गुणों में सुधार होगा, जिससे वे स्वच्छ ऊर्जा समाधानों के लिए बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन के लिए अधिक व्यवहार्य हो जाएंगे।कैसे दुर्लभ पृथ्वी तत्व पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं की सहायता करते हैंदुर्लभ पृथ्वी तत्वों में कई लाभकारी गुण होते हैं जिनका उपयोग सौर कोशिकाओं की इस नई पीढ़ी के कार्य को बेहतर बनाने के लिए किया जा सकता है। सबसे पहले, दुर्लभ-पृथ्वी आयनों में ऑक्सीकरण और कमी की क्षमता प्रतिवर्ती होती है, जिससे लक्ष्य सामग्री के स्वयं के ऑक्सीकरण और कमी में कमी आती है। इसके अतिरिक्त, पतली-फिल्म निर्माण को इन तत्वों को पेरोव्स्काइट्स और चार्ज ट्रांसपोर्ट मेटल ऑक्साइड दोनों के साथ जोड़कर नियंत्रित किया जा सकता है।इसके अलावा, चरण संरचना और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों को क्रिस्टल जाली में संस्थागत रूप से एम्बेड करके समायोजित किया जा सकता है। दोष निष्क्रियता को लक्ष्य सामग्री में या तो अनाज की सीमाओं पर या सामग्री की सतह पर अंतरालीय रूप से एम्बेड करके सफलतापूर्वक प्राप्त किया जा सकता है।इसके अलावा, दुर्लभ-पृथ्वी आयनों में कई ऊर्जावान संक्रमण कक्षाओं की उपस्थिति के कारण अवरक्त और पराबैंगनी फोटॉन को पेरोव्स्काइट-उत्तरदायी दृश्य प्रकाश में परिवर्तित किया जा सकता है।इसके दो फायदे हैं: यह उच्च तीव्रता वाले प्रकाश से पेरोव्स्काइट्स को क्षतिग्रस्त होने से बचाता है और सामग्री की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया सीमा को बढ़ाता है। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों के उपयोग से पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं की स्थिरता और दक्षता में काफी सुधार होता है।पतली फिल्मों की संशोधित आकृति विज्ञानजैसा कि पहले उल्लेख किया गया है, दुर्लभ पृथ्वी तत्व धातु ऑक्साइड से बनी पतली फिल्मों की आकृति विज्ञान को संशोधित कर सकते हैं। यह अच्छी तरह से प्रलेखित है कि अंतर्निहित चार्ज ट्रांसपोर्ट परत की आकृति विज्ञान पेरोव्स्काइट परत की आकृति विज्ञान और चार्ज ट्रांसपोर्ट परत के साथ इसके संपर्क को प्रभावित करता है।उदाहरण के लिए, दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के साथ डोपिंग SnO2 नैनोकणों के एकत्रीकरण को रोकता है जो संरचनात्मक दोष पैदा कर सकता है, और बड़े NiOx क्रिस्टल के गठन को भी कम करता है, जिससे क्रिस्टल की एक समान और कॉम्पैक्ट परत बनती है। इस प्रकार, दुर्लभ-पृथ्वी डोपिंग के साथ दोषों के बिना इन पदार्थों की पतली परत वाली फिल्में प्राप्त की जा सकती हैं।इसके अतिरिक्त, पेरोव्स्काइट कोशिकाओं में मचान परत जिसमें मेसोपोरस संरचना होती है, सौर कोशिकाओं में पेरोव्स्काइट और चार्ज ट्रांसपोर्ट परतों के बीच संपर्क में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इन संरचनाओं में नैनोकण रूपात्मक दोष और कई अनाज सीमाएँ प्रदर्शित कर सकते हैं।इससे प्रतिकूल और गंभीर गैर-विकिरणीय चार्ज पुनर्संयोजन होता है। रोमछिद्रों का भरना भी एक मुद्दा है। दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के साथ डोपिंग मचान के विकास को नियंत्रित करती है और दोषों को कम करती है, जिससे संरेखित और समान नैनोस्ट्रक्चर का निर्माण होता है।पेरोव्स्काइट और चार्ज ट्रांसपोर्ट परतों की रूपात्मक संरचना में सुधार प्रदान करके, दुर्लभ पृथ्वी आयन पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के समग्र प्रदर्शन और स्थिरता में सुधार कर सकते हैं, जिससे वे बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो जाते हैं।भविष्यपेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के महत्व को कम करके नहीं आंका जा सकता। वे बाजार में मौजूदा सिलिकॉन-आधारित सौर कोशिकाओं की तुलना में बहुत कम लागत पर बेहतर ऊर्जा उत्पादन क्षमता प्रदान करेंगे। अध्ययन से पता चला है कि दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के साथ पेरोव्स्काइट को डोपिंग करने से इसके गुणों में सुधार होता है, जिससे दक्षता और स्थिरता में सुधार होता है। इसका मतलब यह है कि बेहतर प्रदर्शन के साथ पेरोव्स्काइट सौर सेल वास्तविकता बनने के एक कदम करीब हैं।
