Paggamit ng Rare-Earth Elements para malampasan ang mga Limitasyon ng mga Solar Cell
Paggamit ng Rare-Earth Elements para malampasan ang mga Limitasyon ng mga Solar Cell
pinagmulan: mga materyales ng AZOPerovskite Solar CellsAng mga solar cell ng Perovskite ay may mga pakinabang sa kasalukuyang teknolohiya ng solar cell. Ang mga ito ay may potensyal na maging mas mahusay, magaan, at mas mura kaysa sa iba pang mga variant. Sa isang perovskite solar cell, ang layer ng perovskite ay na-sandwich sa pagitan ng isang transparent na electrode sa harap at isang reflective electrode sa likod ng cell.Ang mga electrode transport at hole transport layer ay ipinapasok sa pagitan ng mga interface ng cathode at anode, na nagpapadali sa pagkolekta ng singil sa mga electrodes.Mayroong apat na klasipikasyon ng perovskite solar cells batay sa istruktura ng morpolohiya at pagkakasunud-sunod ng layer ng layer ng transport charge: regular na planar, inverted planar, regular na mesoporous, at inverted mesoporous na istruktura.Gayunpaman, maraming mga kawalan ang umiiral sa teknolohiya. Ang liwanag, moisture, at oxygen ay maaaring magdulot ng kanilang pagkasira, ang kanilang pagsipsip ay maaaring hindi magkatugma, at mayroon din silang mga isyu sa non-radiative charge recombination. Ang mga perovskite ay maaaring ma-corrode ng mga likidong electrolyte, na humahantong sa mga isyu sa katatagan.Upang mapagtanto ang kanilang mga praktikal na aplikasyon, ang mga pagpapabuti ay dapat gawin sa kanilang kahusayan sa conversion ng kuryente at katatagan ng pagpapatakbo. Gayunpaman, ang mga kamakailang pag-unlad sa teknolohiya ay humantong sa perovskite solar cells na may 25.5% na kahusayan, na nangangahulugan na ang mga ito ay hindi malayo sa likod ng conventional silicon photovoltaic solar cells.Sa layuning ito, ang mga elemento ng rare-earth ay na-explore para sa mga aplikasyon sa perovskite solar cells. Nagtataglay sila ng mga photophysical na katangian na nagtagumpay sa mga problema. Ang paggamit ng mga ito sa perovskite solar cell ay samakatuwid ay mapapabuti ang kanilang mga ari-arian, na ginagawa itong mas mabubuhay para sa malakihang pagpapatupad para sa malinis na mga solusyon sa enerhiya.Paano Tinutulungan ng Rare Earth Elements ang Perovskite Solar CellsMayroong maraming mga kapaki-pakinabang na katangian na taglay ng mga bihirang elemento ng lupa na maaaring magamit upang mapabuti ang paggana nitong bagong henerasyon ng mga solar cell. Una, ang mga potensyal na oksihenasyon at pagbabawas sa mga rare-earth ions ay nababaligtad, na binabawasan ang sariling oksihenasyon at pagbabawas ng target na materyal. Bilang karagdagan, ang pagbuo ng manipis na pelikula ay maaaring kontrolin sa pamamagitan ng pagdaragdag ng mga elementong ito sa pamamagitan ng pagsasama ng mga ito sa parehong mga perovskites at singilin ang mga transport metal oxide.Higit pa rito, ang istraktura ng phase at mga katangian ng optoelectronic ay maaaring iakma sa pamamagitan ng substitutionally embed ng mga ito sa crystal lattice. Maaaring matagumpay na makamit ang defect passivation sa pamamagitan ng pag-embed ng mga ito sa target na materyal alinman sa interstitial sa mga hangganan ng butil o sa ibabaw ng materyal.Bukod dito, ang mga infrared at ultraviolet photon ay maaaring ma-convert sa perovskite-responsive na nakikitang ilaw dahil sa pagkakaroon ng maraming energetic na transition orbit sa mga rare-earth ions.Ang mga bentahe nito ay dalawa: iniiwasan nito ang mga perovskite na masira ng mataas na intensity na liwanag at pinalawak ang spectral response range ng materyal. Ang paggamit ng mga elemento ng bihirang lupa ay makabuluhang nagpapabuti sa katatagan at kahusayan ng perovskite solar cells.Pagbabago ng mga Morpolohiya ng Manipis na PelikulaTulad ng nabanggit dati, ang mga bihirang elemento ng lupa ay maaaring baguhin ang mga morpolohiya ng mga manipis na pelikula na binubuo ng mga metal oxide. Mahusay na dokumentado na ang morpolohiya ng pinagbabatayan na layer ng transportasyon ng singil ay nakakaimpluwensya sa morpolohiya ng layer ng perovskite at ang pakikipag-ugnay nito sa layer ng transportasyon ng bayad.Halimbawa, pinipigilan ng doping na may mga rare-earth ions ang pagsasama-sama ng mga nanoparticle ng SnO2 na maaaring magdulot ng mga depekto sa istruktura, at pinapagaan din ang pagbuo ng malalaking kristal ng NiOx, na lumilikha ng pare-pareho at compact na layer ng mga kristal. Kaya, ang mga manipis na layer na pelikula ng mga sangkap na ito na walang mga depekto ay maaaring makamit gamit ang rare-earth doping.Bilang karagdagan, ang scaffold layer sa perovskite cells na may mesoporous na istraktura ay gumaganap ng isang mahalagang papel sa mga contact sa pagitan ng perovskite at charge transport layers sa solar cells. Ang mga nanopartikel sa mga istrukturang ito ay maaaring magpakita ng mga morphological na depekto at maraming mga hangganan ng butil.Ito ay humahantong sa masamang at seryosong non-radiative charge recombination. Ang pagpuno ng butas ay isang isyu din. Ang doping na may mga rare-earth ions ay kinokontrol ang paglaki ng scaffold at binabawasan ang mga depekto, na lumilikha ng nakahanay at pare-parehong mga nanostructure.Sa pamamagitan ng pagbibigay ng mga pagpapabuti para sa morphological structure ng perovskite at charge transport layers, ang mga rare earth ions ay maaaring mapabuti ang pangkalahatang pagganap at katatagan ng perovskite solar cells, na ginagawa itong mas angkop para sa malakihang komersyal na mga aplikasyon.Ang KinabukasanAng kahalagahan ng perovskite solar cells ay hindi maaaring maliitin. Magbibigay sila ng superior energy generation capacity para sa mas mababang halaga kaysa sa kasalukuyang silicon-based solar cells sa merkado. Ipinakita ng pag-aaral na ang doping perovskite na may mga rare-earth ions ay nagpapabuti sa mga katangian nito, na humahantong sa mga pagpapabuti sa kahusayan at katatagan. Nangangahulugan ito na ang perovskite solar cells na may pinahusay na pagganap ay isang hakbang na mas malapit sa pagiging isang katotohanan.
