Күн жасушаларының шектеулерін еңсеру үшін сирек жер элементтерін пайдалану
Күн жасушаларының шектеулерін еңсеру үшін сирек жер элементтерін пайдалану
көзі: AZO материалдарыПеровскит күн батареяларыПеровскит күн батареяларының қазіргі күн батареяларының технологиясына қарағанда артықшылықтары бар. Олар басқа нұсқаларға қарағанда тиімдірек, жеңіл және арзанырақ болу мүмкіндігіне ие. Перовскит күн батареясында перовскит қабаты ұяшықтың алдыңғы жағындағы мөлдір электрод пен артқы жағындағы шағылыстыратын электрод арасында қыстырылады.Катод пен анод интерфейстерінің арасына электродтарды тасымалдау және саңылауларды тасымалдау қабаттары енгізіледі, бұл электродтарда заряд жинауды жеңілдетеді.Зарядты тасымалдау қабатының морфологиялық құрылымы мен қабат реттілігіне негізделген перовскит күн элементтерінің төрт классификациясы бар: тұрақты жазық, инверттелген жазық, қалыпты мезокеуекті және инверттелген мезокеуекті құрылымдар.Дегенмен, технологияның бірқатар кемшіліктері бар. Жарық, ылғал және оттегі олардың деградациясын тудыруы мүмкін, олардың сіңірілуі сәйкес келмеуі мүмкін және оларда радиациялық емес зарядтардың рекомбинациясына қатысты мәселелер де бар. Перовскиттер сұйық электролиттермен коррозияға ұшырауы мүмкін, бұл тұрақтылық мәселелеріне әкеледі.Олардың практикалық қолданылуын жүзеге асыру үшін олардың қуатты түрлендіру тиімділігі мен жұмыс тұрақтылығын жақсарту қажет. Дегенмен, технологияның соңғы жетістіктері 25,5% тиімділікпен перовскиттік күн батареяларына әкелді, яғни олар әдеттегі кремний фотоэлектрлі күн батареяларынан қалыспайды.Осы мақсатта сирек жер элементтері перовскит күн батареяларында қолдану үшін зерттелді. Олар проблемаларды жеңетін фотофизикалық қасиеттерге ие. Сондықтан оларды перовскит күн батареяларында пайдалану олардың қасиеттерін жақсартады, бұл оларды таза энергия шешімдері үшін кең ауқымды енгізу үшін өміршең етеді.Сирек кездесетін жер элементтері перовскит күн ұяшықтарына қалай көмектеседіСирек жер элементтерінің осы жаңа буындағы күн жасушаларының қызметін жақсарту үшін пайдалануға болатын көптеген пайдалы қасиеттер бар. Біріншіден, сирек кездесетін иондардағы тотығу және тотықсыздану потенциалдары қайтымды болып, мақсатты материалдың өзіндік тотығуы мен тотықсыздануын төмендетеді. Сонымен қатар, жұқа қабықтың түзілуін осы элементтерді перовскиттермен де, зарядты тасымалдаушы металл оксидтерімен де байланыстыру арқылы қосу арқылы реттеуге болады.Сонымен қатар, фазалық құрылым мен оптоэлектрондық қасиеттерді оларды кристалдық торға алмастыру арқылы реттеуге болады. Ақауларды пассивациялауға оларды мақсатты материалға түйіршіктер шекарасында немесе материалдың бетінде интерстициалды түрде енгізу арқылы сәтті қол жеткізуге болады.Сонымен қатар, инфрақызыл және ультракүлгін фотондарды сирек жер иондарында көптеген энергетикалық ауысу орбиталарының болуына байланысты перовскитке жауап беретін көрінетін жарыққа айналдыруға болады.Мұның артықшылығы екі жақты: ол перовскиттердің жоғары қарқынды жарықпен зақымдалуын болдырмайды және материалдың спектрлік жауап диапазонын кеңейтеді. Сирек жер элементтерін пайдалану перовскит күн батареяларының тұрақтылығы мен тиімділігін айтарлықтай арттырады.Жұқа қабықшалардың морфологиясын өзгертуБұрын айтылғандай, сирек жер элементтері металл оксидтерінен тұратын жұқа қабықшалардың морфологиясын өзгерте алады. Астыңғы зарядты тасымалдау қабатының морфологиясы перовскит қабатының морфологиясына және оның зарядты тасымалдау қабатымен жанасуына әсер ететіні жақсы дәлелденген.Мысалы, сирек жер иондарымен қоспалау құрылымдық ақауларды тудыруы мүмкін SnO2 нанобөлшектерінің агрегациясын болдырмайды, сондай-ақ кристалдардың біркелкі және ықшам қабатын құра отырып, үлкен NiOx кристалдарының түзілуін жеңілдетеді. Осылайша, сирек кездесетін допинг көмегімен бұл заттардың ақаусыз жұқа қабат қабықшаларына қол жеткізуге болады.Сонымен қатар, мезокеуекті құрылымы бар перовскит жасушаларындағы тірек қабаты күн элементтеріндегі перовскит пен заряд тасымалдау қабаттары арасындағы байланыста маңызды рөл атқарады. Бұл құрылымдардағы нанобөлшектер морфологиялық ақауларды және көптеген түйіршік шекараларын көрсете алады.Бұл радиациялық емес зарядтардың жағымсыз және елеулі рекомбинациясына әкеледі. Кеуекті толтыру да мәселе болып табылады. Сирек-жер иондарымен допинг тегістелген және біркелкі наноқұрылымдарды жасай отырып, тіректердің өсуін реттейді және ақауларды азайтады.Перовскит пен заряд тасымалдау қабаттарының морфологиялық құрылымын жақсартуды қамтамасыз ете отырып, сирек жер иондары перовскит күн батареяларының жалпы өнімділігі мен тұрақтылығын жақсарта алады, бұл оларды кең ауқымды коммерциялық қолданбалар үшін қолайлы етеді.БолашақПеровскит күн батареяларының маңыздылығын атап өтуге болмайды. Олар нарықтағы кремний негізіндегі күн батареяларына қарағанда әлдеқайда төмен бағамен жоғары энергия өндіру қуатын қамтамасыз етеді. Зерттеу перовскитті сирек жер иондарымен легирлеу оның қасиеттерін жақсартып, тиімділік пен тұрақтылықты жақсартуға әкелетінін көрсетті. Бұл жақсартылған өнімділігі бар перовскит күн батареялары шындыққа бір қадам жақындады дегенді білдіреді.
