Utilizarea elementelor de pământ rare pentru a depăși limitările celulelor solare
Celulele solare perovskite au avantaje față de tehnologia curentă a celulelor solare. Acestea au potențialul de a fi mai eficienți, sunt ușori și costă mai puțin decât alte variante. Într -o celulă solară perovskită, stratul de perovskit este sandwich între un electrod transparent în față și un electrod reflectorizant în partea din spate a celulei. Straturile de transport a electrodului și transportul găurilor sunt introduse între interfețele catodice și anodice, ceea ce facilitează colectarea sarcinii la electrozi. Există patru clasificări ale celulelor solare perovskite bazate pe structura morfologiei și secvența de strat a stratului de transport de sarcină: planuri obișnuite, planare inversate, mezoporoase obișnuite și structuri mezopore inversate. Cu toate acestea, există mai multe dezavantaje cu tehnologia. Lumina, umiditatea și oxigenul pot induce degradarea lor, absorbția lor poate fi nepotrivită și au, de asemenea, probleme cu recombinarea sarcinii non-radiații. Perovskitele pot fi corodate de electroliți lichizi, ceea ce duce la probleme de stabilitate. Pentru a realiza aplicațiile lor practice, trebuie să se facă îmbunătățiri în eficiența conversiei puterii și stabilitatea operațională. Cu toate acestea, progresele recente ale tehnologiei au dus la celulele solare perovskite cu o eficiență de 25,5%, ceea ce înseamnă că nu sunt mult în spatele celulelor solare convenționale de siliciu fotovoltaic. În acest scop, elementele de pământ rare au fost explorate pentru aplicații în celulele solare perovskite. Ei posedă proprietăți fotofizice care depășesc problemele. Utilizarea lor în celulele solare perovskite va îmbunătăți, prin urmare, proprietățile lor, ceea ce le va face mai viabile pentru implementarea pe scară largă pentru soluții de energie curată. Cum ajută elementele rare ale Pământului celulele solare perovskite Există multe proprietăți avantajoase pe care elementele rare de pământ care pot fi utilizate pentru a îmbunătăți funcția acestei noi generații de celule solare. În primul rând, potențialele de oxidare și reducere în ioni de pământ rar sunt reversibile, reducând propria oxidare și reducere a materialului țintă. În plus, formarea filmului subțire poate fi reglementată prin adăugarea acestor elemente, cuplându-le atât cu perovskite, cât și cu oxizi de metal de transport de încărcare. Mai mult, structura de fază și proprietățile optoelectronice pot fi ajustate prin încorporarea substituțională a acestora în rețeaua de cristal. Pasivarea defectelor poate fi obținută cu succes prin încorporarea lor în materialul țintă, fie interstițial la limitele cerealelor, fie pe suprafața materialului. Mai mult decât atât, fotonii cu infraroșu și ultraviolete pot fi convertiți în lumină vizibilă cu răspundere perovskită datorită prezenței a numeroase orbite de tranziție energetică în ionii de pământ rar. Avantajele acestui lucru sunt duble: evită ca perovskitele să devină deteriorate de lumina de intensitate ridicată și extinde intervalul de răspuns spectral al materialului. Utilizarea elementelor de pământ rare îmbunătățește semnificativ stabilitatea și eficiența celulelor solare perovskite. Modificarea morfologiilor filmelor subțiri După cum am menționat anterior, elementele rare ale pământului pot modifica morfologiile filmelor subțiri constând din oxizi metalici. Este bine documentat faptul că morfologia stratului de transport de sarcină de bază influențează morfologia stratului perovskite și contactul său cu stratul de transport de încărcare. De exemplu, doparea cu ioni de pământ rar previne agregarea nanoparticulelor SNO2 care pot provoca defecte structurale și, de asemenea, atenuează formarea de cristale de niox mari, creând un strat de cristale uniforme și compacte. Astfel, filmele cu strat subțire ale acestor substanțe fără defecte pot fi obținute cu dopaj de pământ rar. În plus, stratul de schele din celulele perovskite care au o structură mezoporoasă joacă un rol important în contactele dintre perovskite și straturile de transport de sarcină în celulele solare. Nanoparticulele din aceste structuri pot afișa defecte morfologice și numeroase limite de cereale. Acest lucru duce la o recombinare negativă și gravă a sarcinii non-radiații. Umplerea porilor este, de asemenea, o problemă. Dopingul cu ioni de pământ rar reglează creșterea schelei și reduce defectele, creând nanostructuri aliniate și uniforme. Prin furnizarea de îmbunătățiri pentru structura morfologică a perovskitei și a straturilor de transport de sarcină, ionii de pământ rari pot îmbunătăți performanța și stabilitatea generală a celulelor solare perovskite, ceea ce le face mai potrivite pentru aplicații comerciale pe scară largă. Importanța celulelor solare perovskite nu poate fi subestimată. Acestea vor oferi o capacitate superioară de generare a energiei pentru un cost mult mai mic decât celulele solare bazate pe siliciu pe piață. Studiul a demonstrat că doparea perovskitei cu ioni de pământ rar își îmbunătățește proprietățile, ceea ce duce la îmbunătățiri ale eficienței și stabilității. Aceasta înseamnă că celulele solare perovskite cu performanțe îmbunătățite sunt cu un pas mai aproape de a deveni o realitate.
Timpul post: 04-2022 iulie 