Haruldaste muldmetallide kasutamine päikesepatareide piirangute ületamiseks
Perovskiidi päikesepatareid Perovskiidist päikesepatareidel on praeguse päikesepatareitehnoloogia ees eeliseid. Neil on potentsiaali olla tõhusamad, nad on kerged ja odavamad kui teised variandid. Perovskiidist päikesepatareis asub perovskiidi kiht läbipaistva elektroodi (ees) ja peegeldava elektroodi (tagumine) vahel. Elektroodide transpordi- ja aukude transpordikihid sisestatakse katoodi ja anoodi liideste vahele, mis hõlbustab laengu kogumist elektroodidel. Laengutranspordikihi morfoloogia, struktuuri ja kihtide järjestuse põhjal on perovskiidi päikesepatareid nelja tüüpi: regulaarsed tasapinnalised, pööratud tasapinnalised, regulaarsed mesopoorsed ja pööratud mesopoorsed struktuurid. Sellel tehnoloogial on aga mitmeid puudusi. Valgus, niiskus ja hapnik võivad põhjustada nende lagunemist, nende neeldumine võib olla ebaühtlane ning neil on probleeme ka kiirgusvaba laengu rekombinatsiooniga. Perovskiite võivad vedelad elektrolüüdid korrodeerida, mis põhjustab stabiilsusprobleeme. Nende praktiliste rakenduste realiseerimiseks tuleb parandada nende energia muundamise efektiivsust ja tööstabiilsust. Hiljutised tehnoloogiaarengud on aga viinud perovskiidist päikesepatareideni, mille efektiivsus on 25,5%, mis tähendab, et need ei jää tavapärastest ränist fotogalvaanilistest päikesepatareidest palju maha. Sel eesmärgil on uuritud haruldaste muldmetallide rakendusi perovskiidipäikesepatareides. Neil on fotofüüsikalised omadused, mis ületavad probleemid. Nende kasutamine perovskiidipäikesepatareides parandab seega nende omadusi, muutes need elujõulisemaks laiaulatuslikuks rakendamiseks puhta energia lahendustes. Kuidas haruldased muldmetallid aitavad perovskiidi päikesepatareid Haruldastel muldmetallidel on palju kasulikke omadusi, mida saab kasutada selle uue põlvkonna päikesepatareide funktsiooni parandamiseks. Esiteks on haruldaste muldmetallide ioonide oksüdatsiooni- ja redutseerimispotentsiaalid pöörduvad, vähendades sihtmaterjali enda oksüdatsiooni ja redutseerimist. Lisaks saab õhukese kile moodustumist reguleerida nende elementide lisamisega, sidudes need nii perovskiitide kui ka laengut transportivate metalloksiididega. Lisaks saab faasistruktuuri ja optoelektroonilisi omadusi reguleerida, manustades need asendavalt kristallvõresse. Defektide passivatsiooni saab edukalt saavutada, manustades need sihtmaterjali kas interstitsiaalselt terade piiridele või materjali pinnale. Lisaks saab haruldaste muldmetallide ioonide arvukate energiliste üleminekuorbiitide tõttu muuta infrapuna- ja ultraviolettkiirgusega footonid perovskiidile reageerivaks nähtavaks valguseks. Sellel on kaks eelist: see hoiab ära perovskiitide kahjustumise suure intensiivsusega valguse poolt ja laiendab materjali spektraalset reageerimisvahemikku. Haruldaste muldmetallide kasutamine parandab oluliselt perovskiidist päikesepatareide stabiilsust ja efektiivsust. Õhukeste kilede morfoloogiate muutmine Nagu varem mainitud, võivad haruldased muldmetallid muuta metalloksiididest koosnevate õhukeste kilede morfoloogiat. On hästi dokumenteeritud, et aluslaengutranspordi kihi morfoloogia mõjutab perovskiidi kihi morfoloogiat ja selle kokkupuudet laengutranspordi kihiga. Näiteks haruldaste muldmetallide ioonidega legeerimine hoiab ära SnO2 nanoosakeste agregatsiooni, mis võib põhjustada struktuurilisi defekte, ning leevendab ka suurte NiOx kristallide teket, luues ühtlase ja kompaktse kristallikihi. Seega saab haruldaste muldmetallide legeerimisega saavutada nende ainete õhukesed defektideta kiled. Lisaks mängib mesopoorse struktuuriga perovskiidi rakkude karkasskiht olulist rolli perovskiidi ja päikesepatareide laengutranspordi kihtide vahelistes kontaktides. Nende struktuuride nanoosakestel võivad olla morfoloogilised defektid ja arvukad terapiirid. See viib ebasoodsa ja tõsise mittekiirgusliku laengu rekombinatsioonini. Probleemiks on ka pooride täitumine. Haruldaste muldmetallide ioonidega legeerimine reguleerib karkassi kasvu ja vähendab defekte, luues joondatud ja ühtlaseid nanostruktuure. Perovskiidi ja laengutranspordi kihtide morfoloogilise struktuuri täiustuste abil saavad haruldaste muldmetallide ioonid parandada perovskiidi päikesepatareide üldist jõudlust ja stabiilsust, muutes need sobivamaks suuremahuliseks kaubanduslikuks kasutamiseks. Perovskiidist päikesepatareide olulisust ei saa alahinnata. Need pakuvad paremat energiatootmisvõimsust palju madalama hinnaga kui praegused turul olevad ränipõhised päikesepatareid. Uuring on näidanud, et perovskiidi legeerimine haruldaste muldmetallide ioonidega parandab selle omadusi, mis viib efektiivsuse ja stabiilsuse paranemiseni. See tähendab, et parema jõudlusega perovskiidist päikesepatareid on sammu võrra lähemal reaalsuseks saamisele.
Postituse aeg: 04.07.2022 