Користење на елементи од ретки земји за надминување на ограничувањата на соларните ќелии
Користење на елементи од ретки земји за надминување на ограничувањата на соларните ќелии
извор: AZO материјалиСоларни ќелии перовскитСоларните ќелии од перовскит имаат предности во однос на сегашната технологија на соларни ќелии. Тие имаат потенцијал да бидат поефикасни, лесни се и чинат помалку од другите варијанти. Во перовскитната соларна ќелија, слојот од перовскит е сместен помеѓу проѕирна електрода напред и рефлектирачка електрода на задната страна на ќелијата.Слоевите за транспорт на електроди и транспортни дупки се вметнуваат помеѓу катодните и анодните интерфејси, што го олеснува собирањето на полнежот кај електродите.Постојат четири класификации на соларни ќелии од перовскит врз основа на морфолошката структура и низата на слоеви на слојот за транспорт на полнеж: правилни рамнини, превртени рамни, правилни мезопорозни и превртени мезопорозни структури.Сепак, постојат неколку недостатоци со технологијата. Светлината, влагата и кислородот можат да предизвикаат нивна деградација, нивната апсорпција може да не се совпаѓа, а исто така имаат проблеми со рекомбинација на не-радијативно полнење. Перовскитите можат да бидат кородирани од течни електролити, што доведува до проблеми со стабилноста.За да се реализираат нивните практични апликации, мора да се направат подобрувања во нивната ефикасност на конверзија на моќност и оперативна стабилност. Сепак, неодамнешниот напредок во технологијата доведе до перовскит соларни ќелии со ефикасност од 25,5%, што значи дека тие не се далеку зад конвенционалните силиконски фотоволтаични соларни ќелии.За таа цел, истражени се елементи од ретки земји за примена во соларни ќелии од перовскит. Тие поседуваат фотофизички својства кои ги надминуваат проблемите. Затоа, нивната употреба во соларни ќелии од перовскит ќе ги подобри нивните својства, што ќе ги направи поодржливи за примена во големи размери за решенија за чиста енергија.Како ретките елементи на Земјата им помагаат на соларните ќелии на перовскитИма многу поволни својства што ги поседуваат ретките земјени елементи кои можат да се искористат за подобрување на функцијата на оваа нова генерација соларни ќелии. Прво, потенцијалите на оксидација и редукција во јоните на ретки земји се реверзибилни, намалувајќи ја сопствената оксидација и редукција на целниот материјал. Дополнително, формирањето на тенок слој може да се регулира со додавање на овие елементи со нивно спојување и со перовскити и со метални оксиди за транспорт на полнеж.Понатаму, фазната структура и оптоелектронските својства може да се прилагодат со нивно супституционално вградување во кристалната решетка. Пасивацијата на дефектот може успешно да се постигне со нивно вградување во целниот материјал или интерстицијално на границите на зрната или на површината на материјалот.Покрај тоа, инфрацрвените и ултравиолетовите фотони можат да се претворат во видлива светлина која реагира на перовскит поради присуството на бројни енергетски транзициски орбити во јоните на ретките земји.Предностите на ова се двојни: го избегнува оштетувањето на перовскитите од светлината со висок интензитет и го проширува опсегот на спектрален одговор на материјалот. Користењето на елементи од ретка земја значително ја подобрува стабилноста и ефикасноста на соларните ќелии од перовскит.Измена на морфологии на тенки филмовиКако што беше споменато претходно, елементите на ретките земји можат да ја модифицираат морфологијата на тенките фолии кои се состојат од метални оксиди. Добро е документирано дека морфологијата на основниот слој за транспорт на полнеж влијае на морфологијата на перовскитниот слој и неговиот контакт со слојот за транспорт на полнеж.На пример, допингот со јони од ретки земји го спречува агрегирањето на наночестичките SnO2 што може да предизвика структурни дефекти, а исто така го ублажува формирањето на големи кристали NiOx, создавајќи униформа и компактен слој од кристали. Така, тенкослојните филмови од овие супстанции без дефекти може да се постигнат со допинг од ретки земји.Дополнително, слојот на скеле во перовскитните ќелии кои имаат мезопорозна структура игра важна улога во контактите помеѓу слоевите на перовскит и транспортниот полнеж во соларните ќелии. Наночестичките во овие структури може да прикажат морфолошки дефекти и бројни граници на зрната.Ова доведува до неповолна и сериозна рекомбинација на полнеж без зрачење. Пополнувањето на порите е исто така проблем. Допингот со јони од ретки земји го регулира растот на скелето и ги намалува дефектите, создавајќи подредени и униформни наноструктури.Со обезбедување на подобрувања за морфолошката структура на слоевите за транспорт на перовскит и полнеж, јоните на ретките земји можат да ги подобрат вкупните перформанси и стабилноста на соларните ќелии од перовскит, што ги прави посоодветни за комерцијални апликации од големи размери.ИднинатаВажноста на соларните ќелии од перовскит не може да се потцени. Тие ќе обезбедат супериорен капацитет за производство на енергија за многу пониска цена од сегашните соларни ќелии базирани на силикон на пазарот. Студијата покажа дека допинг перовскитот со јони од ретки земји ги подобрува неговите својства, што доведува до подобрување на ефикасноста и стабилноста. Ова значи дека перовскитните соларни ќелии со подобрени перформанси се чекор поблиску до тоа да станат реалност.
