Notkun sjaldgæfra jarðar frumefni til að sigrast á takmörkunum sólfrumna
Notkun sjaldgæfra jarðar frumefni til að sigrast á takmörkunum sólfrumna
Heimild: AZO efniPerovskite sólfrumurPerovskite sólarsellur hafa yfirburði yfir núverandi sólarsellutækni. Þeir hafa möguleika á að vera skilvirkari, eru léttir og kosta minna en önnur afbrigði. Í perovskite sólarsellu er perovskítlagið sett á milli gagnsæs rafskauts að framan og endurskinsrafskauts aftan á frumunni.Rafskautsflutnings- og holuflutningslög eru sett á milli bakskauts- og rafskautsskila, sem auðveldar hleðslusöfnun við rafskautin.Það eru fjórar flokkanir á perovskítsólfrumum sem byggjast á formgerð og lagaröð hleðsluflutningslagsins: venjulegt planar, öfugt planar, reglulegar mesoporous og inverted mesoporous mannvirki.Hins vegar eru nokkrir gallar við tæknina. Ljós, raki og súrefni geta valdið niðurbroti þeirra, frásog þeirra getur verið misjafnt og þau eiga einnig í vandræðum með endursamsetningu hleðslu sem ekki er geislun. Perovskites geta tærst af fljótandi raflausnum, sem leiðir til stöðugleikavandamála.Til að gera sér grein fyrir hagnýtri notkun þeirra verður að gera endurbætur á skilvirkni orkubreytinga og rekstrarstöðugleika. Hins vegar hafa nýlegar framfarir í tækni leitt til perovskite sólarsellur með 25,5% nýtni, sem þýðir að þær eru ekki langt á eftir hefðbundnum kísilljóssólarafrumum.Í þessu skyni hafa sjaldgæf jörð frumefni verið könnuð til notkunar í perovskite sólarsellum. Þeir búa yfir ljóseðlisfræðilegum eiginleikum sem sigrast á vandamálunum. Notkun þeirra í perovskite sólarsellur mun því bæta eiginleika þeirra og gera þær hagkvæmari fyrir stórfellda innleiðingu fyrir hreinar orkulausnir.Hvernig sjaldgæf jörð frumefni aðstoða Perovskite sólfrumurÞað eru margir hagstæðir eiginleikar sem sjaldgæf jörð frumefni búa yfir sem hægt er að nota til að bæta virkni þessarar nýju kynslóðar sólarsellna. Í fyrsta lagi eru oxunar- og afoxunarmöguleikar í sjaldgæfum jarðarjónum afturkræfar, sem dregur úr eigin oxun og minnkun markefnisins. Að auki er hægt að stjórna þunnfilmumynduninni með því að bæta þessum þáttum við með því að tengja þá við bæði perovskites og hleðsluflutningsmálmoxíð.Ennfremur er hægt að stilla fasabyggingu og sjónræna eiginleika með því að fella þá inn í kristalgrinduna. Með góðum árangri er hægt að ná gallaaðgerðum með því að fella þá inn í markefnið annað hvort millivegg við kornamörk eða á yfirborði efnisins.Þar að auki er hægt að breyta innrauðum og útfjólubláum ljóseindum í sýnilegt ljós sem svarar peróskít vegna nærveru fjölmargra orkumikilla umskiptabrauta í sjaldgæfum jarðarjónunum.Kostirnir við þetta eru tvíþættir: það kemur í veg fyrir að perovskites skemmist vegna mikils ljóss og stækkar litrófsviðbragðssvið efnisins. Notkun sjaldgæfra jarðefnaþátta bætir verulega stöðugleika og skilvirkni perovskite sólarfrumna.Breyting á formgerð þunnra kvikmyndaEins og áður hefur komið fram geta sjaldgæf jörð frumefni breytt formgerð þunnra filma sem samanstanda af málmoxíðum. Það er vel skjalfest að formgerð undirliggjandi hleðsluflutningslags hefur áhrif á formgerð peróskítlagsins og snertingu þess við hleðsluflutningslagið.Til dæmis kemur lyfjanotkun með sjaldgæfum jarðarjónum í veg fyrir samsöfnun SnO2 nanóagna sem geta valdið byggingargöllum og dregur einnig úr myndun stórra NiOx kristalla, sem skapar einsleitt og þétt lag af kristöllum. Þannig er hægt að ná fram þunnlagsfilmum af þessum efnum án galla með lyfjanotkun sjaldgæfra jarðar.Að auki gegnir vinnupallalagið í peróskítfrumum sem hafa mesoporous uppbyggingu mikilvægu hlutverki í snertingu milli perovskít- og hleðsluflutningslaga í sólfrumunum. Nanóagnirnar í þessum mannvirkjum geta sýnt formfræðilega galla og fjölmörg kornamörk.Þetta leiðir til skaðlegrar og alvarlegrar endursamsetningar hleðslu án geislunar. Svitafylling er líka vandamál. Lyfjagjöf með sjaldgæfum jarðarjónum stjórnar vexti vinnupallasins og dregur úr göllum, skapar samræmda og einsleita nanóbyggingu.Með því að bæta formfræðilega uppbyggingu perovskite og hleðsluflutningslaga, geta sjaldgæfar jarðarjónir bætt heildarafköst og stöðugleika perovskite sólarfrumna, sem gerir þær hentugri til notkunar í stórum stíl.FramtíðinEkki er hægt að vanmeta mikilvægi perovskite sólarsellna. Þeir munu veita betri orkuframleiðslugetu fyrir mun lægri kostnað en núverandi sólarsellur með sílikon á markaðnum. Rannsóknin hefur sýnt fram á að lyfjanotkun peróskíts með sjaldgæfum jarðarjónum bætir eiginleika þess, sem leiðir til betri skilvirkni og stöðugleika. Þetta þýðir að perovskite sólarsellur með bættum afköstum eru einu skrefi nær því að verða að veruleika.
