Haruldaste maade elementide kasutamine päikeserakkude piirangute ületamiseks
Perovskite päikeseelementide eelised on praeguse päikeseelementide tehnoloogia ees. Neil on potentsiaal olla tõhusam, need on kerged ja maksavad vähem kui muud variandid. Perovskite päikeseelemendis asetseb perovskite kiht esiosas läbipaistva elektroodi ja raku tagaosa peegeldava elektroodi vahel. Elektroodide transport ja aukude transpordikihid sisestatakse katoodi ja anoodiliideste vahele, mis hõlbustab elektroodide laengu kogumist. Seal on neli perovskite päikesepatareide klassifikatsiooni, mis põhineb laengutranspordi kihi morfoloogia struktuuril ja kihijärjestusel: regulaarne tasapinnaline, ümberpööratud tasapinnaline, regulaarne mesopoorsed ja ümberpööratud mesopoorsed struktuurid. Selle tehnoloogiaga on aga mitmeid puudusi. Valgus, niiskus ja hapnik võib põhjustada nende lagunemist, nende imendumist saab sobimatuks ja neil on ka probleeme radiatiivse laengu rekombinatsiooniga. Perovskiteid võivad vedelate elektrolüütide abil korrodeerida, põhjustades stabiilsusega probleeme. Nende praktiliste rakenduste realiseerimiseks tuleb parandada nende võimu muundamise tõhusust ja tööstabiilsust. Hiljutised edusammud tehnoloogias on viinud perovskite päikesepatareideni, mille efektiivsus on 25,5%, mis tähendab, et nad pole kaugeltki tavaliste räni fotogalvaaniliste päikesepatareide taga. Sel eesmärgil on Perovskite päikesepatareide rakenduste jaoks uuritud haruldaseid maad. Neil on fotofüüsikalised omadused, mis probleemid ületavad. Nende kasutamine perovskite päikesepatareides parandab seetõttu nende omadusi, muutes need puhta energia lahenduste jaoks elujõulisemaks. Kuidas haruldased elemendid aitavad perovskite päikeseelemente Haruldaste muldmetallide elementide omadusi on palju soodsaid omadusi, mida saab kasutada selle uue põlvkonna päikeserakkude funktsiooni parandamiseks. Esiteks on haruldaste maade ioonide oksüdeerumine ja redutseerimise potentsiaal pöörduv, vähendades sihtmaterjali enda oksüdatsiooni ja vähendamist. Lisaks saab õhukese kile moodustumist reguleerida nende elementide lisamisega, ühendades need nii perovskitide kui ka laenguga transpordmetalli oksiididega. Lisaks saab faasistruktuuri ja optoelektroonilisi omadusi reguleerida, asendades need kristallvõresse. Defekti passiivsust saab edukalt saavutada, manustades need sihtmaterjali kas interstitiliselt teravilja piiridele või materjali pinnale. Lisaks saab infrapuna- ja ultraviolettkiirguse footoneid muuta perovskite-reageerivaks nähtavaks valguseks, kuna haruldaste maa ioonide arvukad energilised ülemineku orbiidid esinesid. Selle eelised on kahesugused: see väldib, et perovskitid kahjustavad suure intensiivsusega valguse tõttu ja laiendab materjali spektri reageerimise ulatust. Haruldaste muldmetallide elementide kasutamine parandab märkimisväärselt perovskite päikeserakkude stabiilsust ja efektiivsust. Õhukeste filmide morfoloogiate modifitseerimine Nagu varem mainitud, võivad haruldaste muldmetallide elemendid muuta metalloksiididest koosnevate õhukeste kilede morfoloogiaid. On hästi dokumenteeritud, et aluseks oleva laengutranspordi kihi morfoloogia mõjutab perovskite kihi morfoloogiat ja selle kontakti laadimisveokihiga. Näiteks takistab doping haruldaste maadega ioonidega SNO2 nanoosakeste agregatsiooni, mis võib põhjustada struktuurilisi defekte, ja leevendab ka suurte Nioxi kristallide moodustumist, luues ühtlase ja kompaktse kristallide kihi. Seega saab nende ainete õhukeste kihtideta defektideta saavutada haruldase maaga dopinguga. Lisaks mängib mesopoorse struktuuriga perovskite rakkudes tellingukiht olulist rolli perovskite'i ja laengu transpordikihtide vahelistes kontaktides päikesepatareides. Nendes struktuurides olevad nanoosakesed võivad ilmneda morfoloogilisi defekte ja arvukalt teraviljapiire. See põhjustab ebasoodsa ja tõsise radiatiivse laengu rekombinatsiooni. Probleem on ka pooride täitmine. Haruldase maa ioonidega doping reguleerib karkassi kasvu ja vähendab defekte, luues joondatud ja ühtlase nanostruktuure. Pakkudes perovskite morfoloogilise struktuuri ja laengutranspordikihtide parandusi, võivad haruldaste muldmetallide ioonid parandada perovskite päikesepatareide üldist jõudlust ja stabiilsust, muutes need suuremahulisteks kaubanduslikeks rakendusteks sobivamaks. Perovskite päikeseenergiarakkude tähtsust ei saa alahinnata. Need pakuvad suurepärase energiatootmisvõimsuse palju madalamate kuludega kui praegused turul olevad ränipõhised päikesepatareisid. Uuring on näidanud, et haruldaste maad-ioonidega perovskiidi doping parandab selle omadusi, põhjustades tõhususe ja stabiilsuse paranemist. See tähendab, et täiustatud jõudlusega perovskite päikeseelemendid on reaalsuseks saamise samm lähemal.
Postiaeg: juuli-04-2022 