Коришћење елемената ретких земаља за превазилажење ограничења соларних ћелија
Коришћење елемената ретких земаља за превазилажење ограничења соларних ћелија
извор:АЗО материјалиПеровските соларне ћелијеПеровските соларне ћелије имају предности у односу на тренутну технологију соларних ћелија. Они имају потенцијал да буду ефикаснији, лагани су и коштају мање од других варијанти. У соларној ћелији од перовскита, слој перовскита је у сендвичу између провидне електроде на предњој страни и рефлектујуће електроде на задњој страни ћелије.Слојеви за транспорт електрода и транспортни слојеви рупа су уметнути између катодног и анодног интерфејса, што олакшава сакупљање наелектрисања на електродама.Постоје четири класификације перовскитних соларних ћелија засноване на морфолошкој структури и редоследу слојева слоја за транспорт наелектрисања: правилне планарне, обрнуте планарне, правилне мезопорозне и обрнуте мезопорозне структуре.Међутим, постоји неколико недостатака у технологији. Светлост, влага и кисеоник могу изазвати њихову деградацију, њихова апсорпција може бити неусклађена, а такође имају проблема са рекомбинацијом наелектрисања без зрачења. Перовските могу кородирати течни електролити, што доводи до проблема са стабилношћу.Да би се реализовале њихове практичне примене, морају се побољшати њихова ефикасност конверзије енергије и оперативна стабилност. Међутим, недавни напредак у технологији довео је до перовскитних соларних ћелија са ефикасношћу од 25,5%, што значи да нису далеко иза конвенционалних силицијумских фотонапонских соларних ћелија.У ту сврху, истражени су елементи ретких земаља за примену у соларним ћелијама од перовскита. Поседују фотофизичка својства која превазилазе проблеме. Њихова употреба у перовскитним соларним ћелијама ће стога побољшати њихова својства, чинећи их одрживијим за широку примену за решења чисте енергије.Како елементи ретких земаља помажу соларним ћелијама перовскитаПостоје многе корисне особине које поседују елементи ретких земаља, а која се могу користити за побољшање функције ове нове генерације соларних ћелија. Прво, потенцијали оксидације и редукције у јонима ретких земаља су реверзибилни, смањујући сопствену оксидацију и редукцију циљног материјала. Поред тога, формирање танког филма може се регулисати додавањем ових елемената спајањем и са перовскитима и са металним оксидима за транспорт наелектрисања.Штавише, фазна структура и оптоелектронска својства могу се подесити супституционим уграђивањем у кристалну решетку. Пасивација дефеката се може успешно постићи уградњом у циљни материјал или интерстицијско на границама зрна или на површини материјала.Штавише, инфрацрвени и ултраљубичасти фотони могу се претворити у видљиву светлост која реагује на перовскит због присуства бројних енергетских прелазних орбита у јонима ретких земаља.Предности овога су двоструке: избегава да се перовскити оштете светлошћу високог интензитета и проширује опсег спектралног одзива материјала. Коришћење реткоземних елемената значајно побољшава стабилност и ефикасност перовскитних соларних ћелија.Модификовање морфологије танких филмоваКао што је раније поменуто, елементи ретких земаља могу да модификују морфологију танких филмова који се састоје од металних оксида. Добро је документовано да морфологија основног слоја за транспорт наелектрисања утиче на морфологију слоја перовскита и његов контакт са слојем за транспорт наелектрисања.На пример, допирање са јонима ретких земаља спречава агрегацију наночестица СнО2 које могу изазвати структурне дефекте, а такође ублажава формирање великих кристала НиОк, стварајући уједначен и компактан слој кристала. Тако се танкослојни филмови ових супстанци без дефеката могу постићи допингом ретких земаља.Поред тога, слој скеле у перовскитним ћелијама које имају мезопорозну структуру игра важну улогу у контактима између слојева перовскита и транспортних слојева наелектрисања у соларним ћелијама. Наночестице у овим структурама могу показати морфолошке дефекте и бројне границе зрна.Ово доводи до штетне и озбиљне рекомбинације наелектрисања без зрачења. Пуњење пора је такође проблем. Допинг са јонима ретких земаља регулише раст скеле и смањује дефекте, стварајући усклађене и униформне наноструктуре.Обезбеђивањем побољшања морфолошке структуре перовскитних и транспортних слојева наелектрисања, јони ретких земаља могу побољшати укупне перформансе и стабилност перовскитних соларних ћелија, чинећи их погоднијим за велике комерцијалне примене.БудућностВажност перовскитних соларних ћелија не може се потценити. Они ће обезбедити супериорне капацитете за производњу енергије по много нижим трошковима од тренутних соларних ћелија заснованих на силикону на тржишту. Студија је показала да допинг перовскита јонима ретких земаља побољшава његова својства, што доводи до побољшања ефикасности и стабилности. То значи да су перовскитне соларне ћелије са побољшаним перформансама један корак ближе томе да постану стварност.
