იშვიათი დედამიწის ელემენტების გამოყენება მზის უჯრედების შეზღუდვების დასაძლევად
იშვიათი დედამიწის ელემენტების გამოყენება მზის უჯრედების შეზღუდვების დასაძლევად
წყარო: AZO მასალებიპეროვსკიტის მზის უჯრედებიპეროვსკიტის მზის უჯრედებს აქვთ უპირატესობები მზის უჯრედების თანამედროვე ტექნოლოგიასთან შედარებით. მათ აქვთ პოტენციალი იყოს უფრო ეფექტური, არის მსუბუქი და იაფია, ვიდრე სხვა ვარიანტები. პეროვსკიტის მზის ელემენტში, პეროვსკიტის ფენა მოთავსებულია გამჭვირვალე ელექტროდს წინა და ამრეკლავ ელექტროდს შორის უჯრედის უკანა მხარეს.ელექტროდების ტრანსპორტირებისა და ხვრელების სატრანსპორტო ფენები ჩასმულია კათოდისა და ანოდის ინტერფეისებს შორის, რაც ხელს უწყობს მუხტის შეგროვებას ელექტროდებზე.არსებობს პეროვსკიტის მზის უჯრედების ოთხი კლასიფიკაცია, რომელიც დაფუძნებულია მორფოლოგიურ სტრუქტურასა და მუხტის გადამტანი ფენის ფენების თანმიმდევრობაზე: რეგულარული პლანშეტური, ინვერსიული პლანშეტური, რეგულარული მეზოფორული და ინვერსიული მეზოფორული სტრუქტურები.თუმცა, ტექნოლოგიას აქვს რამდენიმე ნაკლი. შუქმა, ტენიანობამ და ჟანგბადმა შეიძლება გამოიწვიოს მათი დეგრადაცია, მათი შთანთქმა შეიძლება შეუსაბამო იყოს და მათ ასევე აქვთ არარადიაციული მუხტის რეკომბინაციის პრობლემები. პეროვსკიტები შეიძლება დაზიანდეს თხევადი ელექტროლიტებით, რაც იწვევს სტაბილურობის პრობლემებს.მათი პრაქტიკული გამოყენების რეალიზებისთვის საჭიროა გაუმჯობესდეს მათი ენერგიის კონვერტაციის ეფექტურობა და ოპერატიული სტაბილურობა. თუმცა, ტექნოლოგიის ბოლოდროინდელმა მიღწევებმა განაპირობა პეროვსკიტის მზის უჯრედები 25,5% ეფექტურობით, რაც იმას ნიშნავს, რომ ისინი არ ჩამორჩებიან ჩვეულებრივი სილიკონის ფოტოელექტრული მზის უჯრედებს.ამ მიზნით, იშვიათი დედამიწის ელემენტები იქნა შესწავლილი პეროვსკის მზის უჯრედებში გამოსაყენებლად. მათ აქვთ ფოტოფიზიკური თვისებები, რომლებიც გადალახავს პრობლემებს. მათი გამოყენება პეროვსკიტის მზის ელემენტებში გააუმჯობესებს მათ თვისებებს, რაც მათ უფრო სიცოცხლისუნარიანს გახდის სუფთა ენერგიის გადაწყვეტილებების ფართომასშტაბიანი დანერგვისთვის.როგორ ეხმარება იშვიათი დედამიწის ელემენტები პეროვსკიტის მზის უჯრედებსარსებობს მრავალი ხელსაყრელი თვისება, რომლებსაც აქვთ იშვიათი დედამიწის ელემენტები, რომლებიც შეიძლება გამოყენებულ იქნას ამ ახალი თაობის მზის უჯრედების ფუნქციის გასაუმჯობესებლად. უპირველეს ყოვლისა, იშვიათი დედამიწის იონების ჟანგვის და შემცირების პოტენციალი შექცევადია, რაც ამცირებს სამიზნე მასალის დაჟანგვას და შემცირებას. გარდა ამისა, თხელი ფენის ფორმირება შეიძლება დარეგულირდეს ამ ელემენტების დამატებით, როგორც პეროვსიტებთან, ასევე მუხტის ტრანსპორტირების ლითონის ოქსიდებთან შეერთებით.გარდა ამისა, ფაზური სტრუქტურა და ოპტოელექტრონული თვისებები შეიძლება დარეგულირდეს კრისტალურ გისოსში მათი ჩანაცვლებით. დეფექტის პასივაცია წარმატებით შეიძლება მიღწეული იყოს მათი სამიზნე მასალაში ან ინტერსტიციულად მარცვლის საზღვრებთან ან მასალის ზედაპირზე ჩასმით.გარდა ამისა, ინფრაწითელი და ულტრაიისფერი ფოტონები შეიძლება გარდაიქმნას პეროვსკიტზე პასუხისმგებელ ხილულ სინათლედ, იშვიათი დედამიწის იონებში მრავალი ენერგეტიკული გარდამავალი ორბიტის არსებობის გამო.ამის უპირატესობა ორმხრივია: ის თავიდან აიცილებს პეროვსკიტების დაზიანებას მაღალი ინტენსივობის შუქით და აფართოებს მასალის სპექტრული რეაგირების დიაპაზონს. იშვიათი დედამიწის ელემენტების გამოყენება მნიშვნელოვნად აუმჯობესებს პეროვსკიტის მზის უჯრედების სტაბილურობას და ეფექტურობას.წვრილი ფენების მორფოლოგიის შეცვლაროგორც უკვე აღვნიშნეთ, იშვიათ დედამიწის ელემენტებს შეუძლიათ შეცვალონ ლითონის ოქსიდებისაგან შემდგარი თხელი ფენების მორფოლოგია. კარგად არის დადასტურებული, რომ მუხტის ტრანსპორტირების ფენის მორფოლოგია გავლენას ახდენს პეროვსკიტის ფენის მორფოლოგიაზე და მის კონტაქტზე მუხტის ტრანსპორტირების ფენასთან.მაგალითად, იშვიათი დედამიწის იონების დოპინგი ხელს უშლის SnO2 ნანონაწილაკების აგრეგაციას, რამაც შეიძლება გამოიწვიოს სტრუქტურული დეფექტები, ასევე ამცირებს დიდი NiOx კრისტალების წარმოქმნას, ქმნის კრისტალების ერთგვაროვან და კომპაქტურ ფენას. ამრიგად, ამ ნივთიერებების თხელი ფენის ფილმები დეფექტების გარეშე მიიღწევა იშვიათი დედამიწის დოპინგით.გარდა ამისა, ეშაფოს ფენა პეროვსკიტის უჯრედებში, რომლებსაც აქვთ მეზოპოროზული სტრუქტურა, მნიშვნელოვან როლს ასრულებს მზის უჯრედებში პეროვსკისა და მუხტის ტრანსპორტირების ფენებს შორის კონტაქტებში. ამ სტრუქტურებში ნანონაწილაკებს შეუძლიათ აჩვენონ მორფოლოგიური დეფექტები და მარცვლის მრავალრიცხოვანი საზღვრები.ეს იწვევს არასასურველ და სერიოზულ არარადიაციულ მუხტის რეკომბინაციას. ფორების შევსება ასევე პრობლემაა. იშვიათი დედამიწის იონებით დოპინგი არეგულირებს ხარაჩოს ზრდას და ამცირებს დეფექტებს, ქმნის გასწორებულ და ერთგვაროვან ნანოსტრუქტურებს.პეროვსკიტისა და მუხტის სატრანსპორტო ფენების მორფოლოგიური სტრუქტურის გაუმჯობესებით, იშვიათ დედამიწის იონებს შეუძლიათ გააუმჯობესონ პეროვსკიტის მზის უჯრედების საერთო მოქმედება და სტაბილურობა, რაც მათ უფრო შესაფერისს გახდის ფართომასშტაბიანი კომერციული გამოყენებისთვის.მომავალიპეროვსკიტის მზის უჯრედების მნიშვნელობა არ შეიძლება შეფასდეს. ისინი უზრუნველყოფენ ენერგიის გამომუშავების უმაღლეს სიმძლავრეს გაცილებით დაბალ ფასად, ვიდრე ბაზარზე არსებული სილიკონის ბაზაზე არსებული მზის უჯრედები. კვლევამ აჩვენა, რომ დოპინგ პეროვსკიტი იშვიათი დედამიწის იონებით აუმჯობესებს მის თვისებებს, რაც იწვევს ეფექტურობისა და სტაბილურობის გაუმჯობესებას. ეს ნიშნავს, რომ პეროვსკიტის მზის უჯრედები გაუმჯობესებული ფუნქციონირებით ერთი ნაბიჯით მიუახლოვდა რეალობას.
