Përdorimi i elementeve të rralla të tokës për të kapërcyer kufizimet e qelizave diellore
Përdorimi i elementeve të rralla të tokës për të kapërcyer kufizimet e qelizave diellore
burimi: Materialet AZOQeliza diellore perovskiteQelizat diellore perovskite kanë përparësi ndaj teknologjisë aktuale të qelizave diellore. Ata kanë potencialin për të qenë më efikas, janë të lehta dhe kushtojnë më pak se variantet e tjera. Në një qelizë diellore perovskite, shtresa e perovskitit vendoset midis një elektrode transparente në pjesën e përparme dhe një elektrode reflektuese në pjesën e pasme të qelizës.Transporti i elektrodave dhe shtresat e transportit të vrimave futen midis ndërfaqeve të katodës dhe anodës, gjë që lehtëson mbledhjen e ngarkesës në elektroda.Ekzistojnë katër klasifikime të qelizave diellore perovskite bazuar në strukturën morfologjike dhe sekuencën e shtresave të shtresës së transportit të ngarkesës: struktura të rregullta planare, planare të përmbysur, mesoporoze të rregullta dhe struktura mezoporoze të përmbysura.Sidoqoftë, teknologjia ka disa mangësi. Drita, lagështia dhe oksigjeni mund të nxisin degradimin e tyre, thithja e tyre mund të mos përputhet dhe ato gjithashtu kanë probleme me rikombinimin e ngarkesës jo-rrezatuese. Perovskitet mund të gërryen nga elektrolitet e lëngëta, duke çuar në probleme të stabilitetit.Për të realizuar aplikimet e tyre praktike, duhet të bëhen përmirësime në efikasitetin e tyre të konvertimit të fuqisë dhe stabilitetin operacional. Megjithatë, përparimet e fundit në teknologji kanë çuar në qelizat diellore perovskite me një efikasitet 25.5%, që do të thotë se ato nuk janë shumë prapa qelizave diellore fotovoltaike të silikonit konvencionale.Për këtë qëllim, elementët e tokës së rrallë janë eksploruar për aplikime në qelizat diellore perovskite. Ata posedojnë veti fotofizike që i kapërcejnë problemet. Prandaj, përdorimi i tyre në qelizat diellore perovskite do të përmirësojë vetitë e tyre, duke i bërë ato më të zbatueshme për zbatimin në shkallë të gjerë për zgjidhjet e energjisë së pastër.Si ndihmojnë elementët e rrallë të tokës në qelizat diellore të perovskititKa shumë veti të dobishme që posedojnë elementët e tokës së rrallë, të cilat mund të përdoren për të përmirësuar funksionin e këtij brezi të ri të qelizave diellore. Së pari, potencialet e oksidimit dhe reduktimit në jonet e tokave të rralla janë të kthyeshme, duke reduktuar oksidimin dhe reduktimin e vetë materialit të synuar. Për më tepër, formimi i shtresës së hollë mund të rregullohet me shtimin e këtyre elementeve duke i bashkuar ato si me perovskite ashtu edhe me oksidet metalike të transportit të ngarkesës.Për më tepër, struktura fazore dhe vetitë optoelektronike mund të rregullohen duke i futur në mënyrë zëvendësuese në rrjetën kristalore. Pasivizimi i defektit mund të arrihet me sukses duke i futur ato në materialin e synuar ose në mënyrë intersticiale në kufijtë e kokrrizave ose në sipërfaqen e materialit.Për më tepër, fotonet infra të kuqe dhe ultravjollcë mund të shndërrohen në dritë të dukshme që i përgjigjet perovskitit për shkak të pranisë së orbitave të shumta të tranzicionit energjetik në jonet e tokës së rrallë.Përparësitë e kësaj janë të dyfishta: shmang dëmtimin e perovskiteve nga drita me intensitet të lartë dhe zgjeron gamën e përgjigjes spektrale të materialit. Përdorimi i elementeve të rralla të tokës përmirëson ndjeshëm stabilitetin dhe efikasitetin e qelizave diellore perovskite.Modifikimi i morfologjive të filmave të hollëSiç u përmend më parë, elementët e tokës së rrallë mund të modifikojnë morfologjitë e filmave të hollë të përbërë nga okside metalike. Është e mirëdokumentuar se morfologjia e shtresës së transportit të ngarkesës në bazë ndikon në morfologjinë e shtresës së perovskitit dhe kontaktin e saj me shtresën e transportit të ngarkesës.Për shembull, dopingu me jonet e tokës së rrallë parandalon grumbullimin e nanogrimcave SnO2 që mund të shkaktojnë defekte strukturore, dhe gjithashtu zbut formimin e kristaleve të mëdha NiOx, duke krijuar një shtresë uniforme dhe kompakte kristalesh. Kështu, filmat me shtresë të hollë të këtyre substancave pa defekte mund të arrihen me doping në tokë të rrallë.Për më tepër, shtresa e skelës në qelizat perovskite që kanë një strukturë mezoporoze luan një rol të rëndësishëm në kontaktet midis shtresave të perovskitit dhe transportit të ngarkesës në qelizat diellore. Nanogrimcat në këto struktura mund të shfaqin defekte morfologjike dhe kufij të shumtë të kokrrizave.Kjo çon në rikombinim të pafavorshëm dhe serioz të ngarkesës jo-rrezatuese. Mbushja e poreve është gjithashtu një problem. Dopingu me jonet e tokës së rrallë rregullon rritjen e skelës dhe redukton defektet, duke krijuar nanostruktura të njëtrajtshme dhe uniforme.Duke ofruar përmirësime për strukturën morfologjike të perovskitit dhe shtresave të transportit të ngarkesës, jonet e tokës së rrallë mund të përmirësojnë performancën e përgjithshme dhe stabilitetin e qelizave diellore perovskite, duke i bërë ato më të përshtatshme për aplikime komerciale në shkallë të gjerë.E ardhmjaRëndësia e qelizave diellore perovskite nuk mund të nënvlerësohet. Ato do të ofrojnë kapacitet superiore gjenerimi të energjisë për një kosto shumë më të ulët se qelizat diellore aktuale me bazë silikoni në treg. Studimi ka treguar se dopingu i perovskitit me jonet e tokave të rralla përmirëson vetitë e tij, duke çuar në përmirësime në efikasitet dhe stabilitet. Kjo do të thotë që qelizat diellore perovskite me performancë të përmirësuar janë një hap më afër për t'u bërë realitet.
