การใช้ธาตุหายากเพื่อเอาชนะข้อจำกัดของเซลล์แสงอาทิตย์
เซลล์แสงอาทิตย์เพอรอฟสกี้ เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสกี้มีข้อได้เปรียบเหนือเทคโนโลยีเซลล์แสงอาทิตย์ในปัจจุบัน มีศักยภาพที่จะมีประสิทธิภาพมากขึ้น มีน้ำหนักเบา และมีราคาถูกกว่ารุ่นอื่นๆ ในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอร์รอฟสไกต์ ชั้นของเพอร์รอฟสไกต์ถูกประกบอยู่ระหว่างอิเล็กโทรดโปร่งใสที่ด้านหน้าและอิเล็กโทรดสะท้อนแสงที่ด้านหลังเซลล์ ชั้นการขนส่งอิเล็กโทรดและการขนส่งรูจะถูกแทรกระหว่างอินเทอร์เฟซแคโทดและแอโนด ซึ่งอำนวยความสะดวกในการเก็บประจุที่อิเล็กโทรด เซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์มีการจำแนกประเภทอยู่สี่ประเภทตามโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาและลำดับชั้นของชั้นการขนส่งประจุ: ระนาบปกติ, ระนาบกลับด้าน, มีโซพอรัสปกติ และโครงสร้างมีโซโพรัสคว่ำ อย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีนี้มีข้อเสียอยู่หลายประการ แสง ความชื้น และออกซิเจนสามารถทำให้เกิดการย่อยสลาย การดูดกลืนแสงอาจไม่ตรงกัน และยังมีปัญหาเกี่ยวกับการรวมตัวกันของประจุที่ไม่แผ่รังสีอีกด้วย เพอร์รอฟสกี้สามารถถูกกัดกร่อนได้ด้วยอิเล็กโทรไลต์เหลว ซึ่งนำไปสู่ปัญหาด้านความเสถียร เพื่อให้ตระหนักถึงการใช้งานจริง ต้องมีการปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลงพลังงานและความเสถียรในการดำเนินงาน อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีล่าสุดได้นำไปสู่เซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ที่มีประสิทธิภาพ 25.5% ซึ่งหมายความว่าพวกมันไม่ได้ด้อยกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดซิลิคอนทั่วไปมากนัก ด้วยเหตุนี้ จึงมีการสำรวจธาตุหายากเพื่อการใช้งานในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ พวกเขามีคุณสมบัติทางแสงที่สามารถเอาชนะปัญหาได้ ดังนั้นการใช้พวกมันในเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์จึงช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของพวกมัน ทำให้สามารถใช้งานได้มากขึ้นสำหรับการใช้งานในวงกว้างสำหรับโซลูชันพลังงานสะอาด ธาตุหายากช่วยเซลล์แสงอาทิตย์ Perovskite ได้อย่างไร มีคุณสมบัติที่เป็นประโยชน์มากมายที่ธาตุหายากมีอยู่ซึ่งสามารถนำไปใช้ปรับปรุงการทำงานของเซลล์แสงอาทิตย์รุ่นใหม่นี้ได้ ประการแรก ศักยภาพในการเกิดออกซิเดชันและรีดักชันในไอออนของธาตุหายากสามารถย้อนกลับได้ โดยจะลดการเกิดออกซิเดชันและการรีดักชันของวัสดุเป้าหมายเอง นอกจากนี้ การก่อตัวของฟิล์มบางสามารถควบคุมได้โดยการเพิ่มองค์ประกอบเหล่านี้โดยการเชื่อมต่อกับทั้งเพอร์รอฟสกี้และออกไซด์ของโลหะที่ขนส่งด้วยประจุ นอกจากนี้ โครงสร้างเฟสและคุณสมบัติออปโตอิเล็กทรอนิกส์สามารถปรับได้โดยการฝังพวกมันลงในโครงตาข่ายแทน การสร้างทู่ข้อบกพร่องสามารถทำได้สำเร็จโดยการฝังลงในวัสดุเป้าหมายไม่ว่าจะคั่นระหว่างหน้าตรงขอบเขตเกรนหรือบนพื้นผิวของวัสดุ นอกจากนี้ โฟตอนอินฟราเรดและอัลตราไวโอเลตยังสามารถแปลงเป็นแสงที่มองเห็นได้ซึ่งตอบสนองต่อเพอร์รอฟสไกต์ เนื่องจากมีวงโคจรการเปลี่ยนแปลงที่มีพลังจำนวนมากในไอออนของธาตุหายาก ข้อดีของสิ่งนี้มี 2 ประการ: หลีกเลี่ยงไม่ให้เพอร์รอฟสกี้ได้รับความเสียหายจากแสงที่มีความเข้มสูงและขยายช่วงการตอบสนองทางสเปกตรัมของวัสดุ การใช้ธาตุหายากช่วยเพิ่มความเสถียรและประสิทธิภาพของเซลล์แสงอาทิตย์เพอร์รอฟสไกต์ได้อย่างมาก การปรับเปลี่ยนสัณฐานวิทยาของฟิล์มบาง ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น ธาตุหายากสามารถปรับเปลี่ยนรูปร่างของฟิล์มบางที่ประกอบด้วยออกไซด์ของโลหะได้ มีการบันทึกไว้อย่างดีว่าสัณฐานวิทยาของชั้นการขนส่งประจุที่อยู่ภายใต้นั้นมีอิทธิพลต่อสัณฐานวิทยาของชั้น perovskite และการสัมผัสกับชั้นการขนส่งประจุ ตัวอย่างเช่น การเติมด้วยไอออนของธาตุหายากป้องกันการรวมตัวของอนุภาคนาโน SnO2 ที่อาจทำให้เกิดข้อบกพร่องทางโครงสร้าง และยังช่วยลดการก่อตัวของผลึก NiOx ขนาดใหญ่ ทำให้เกิดชั้นผลึกที่สม่ำเสมอและกะทัดรัด ดังนั้นฟิล์มชั้นบางของสารเหล่านี้โดยไม่มีข้อบกพร่องสามารถทำได้ด้วยการเติมสารหายาก นอกจากนี้ชั้นโครงในเซลล์ perovskite ที่มีโครงสร้าง mesoporous มีบทบาทสำคัญในการสัมผัสกันระหว่างชั้น perovskite และการขนส่งประจุในเซลล์แสงอาทิตย์ อนุภาคนาโนในโครงสร้างเหล่านี้สามารถแสดงข้อบกพร่องทางสัณฐานวิทยาและขอบเขตของเกรนจำนวนมาก สิ่งนี้นำไปสู่การรวมตัวของประจุที่ไม่มีรังสีที่ไม่พึงประสงค์และร้ายแรง การเติมรูขุมขนก็เป็นปัญหาเช่นกัน การเติมด้วยไอออนของธาตุหายากจะควบคุมการเติบโตของโครงและลดข้อบกพร่อง ทำให้เกิดโครงสร้างนาโนที่สอดคล้องและสม่ำเสมอ ด้วยการปรับปรุงโครงสร้างทางสัณฐานวิทยาของชั้น perovskite และการขนส่งประจุ ไอออนของธาตุหายากสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพโดยรวมและความเสถียรของเซลล์แสงอาทิตย์ perovskite ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่มากขึ้น ไม่สามารถกล่าวถึงความสำคัญของเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ได้ พวกเขาจะมอบความสามารถในการผลิตพลังงานที่เหนือกว่าด้วยต้นทุนที่ต่ำกว่าเซลล์แสงอาทิตย์ที่ใช้ซิลิคอนในปัจจุบันในตลาดมาก การศึกษาได้แสดงให้เห็นว่าการเติม perovskite ด้วยไอออนของธาตุหายากช่วยปรับปรุงคุณสมบัติของมัน ซึ่งนำไปสู่การปรับปรุงประสิทธิภาพและความเสถียร ซึ่งหมายความว่าเซลล์แสงอาทิตย์ชนิดเพอรอฟสไกต์ที่มีประสิทธิภาพดีขึ้นนั้นใกล้จะกลายเป็นความจริงขึ้นมาอีกก้าวหนึ่งแล้ว
เวลาโพสต์: Nov-24-2021