Bruke elementer i sjeldne jordarter for å overvinne begrensninger av solceller
Perovskite solceller har fordeler i forhold til dagens solcelleteknologi. De har potensial til å være mer effektive, er lette og koster mindre enn andre varianter. I en perovskitt solcelle er laget av perovskitt klemt mellom en transparent elektrode foran og en reflekterende elektrode på baksiden av cellen. Elektrodetransport og hulltransportlag settes inn mellom katode- og anodegrensesnitt, noe som letter ladesamlingen ved elektrodene. Det er fire klassifiseringer av perovskite solceller basert på morfologistruktur og lagsekvens av ladningstransportlaget: vanlig plan, omvendt plan, vanlig mesoporøs og omvendt mesoporøse strukturer. Imidlertid eksisterer det flere ulemper med teknologien. Lys, fuktighet og oksygen kan indusere deres nedbrytning, absorpsjonen deres kan være uoverensstemmende, og de har også problemer med ikke-strålende ladningsrekombinasjon. Perovskitter kan korroderes med flytende elektrolytter, noe som fører til stabilitetsproblemer. For å realisere sine praktiske anvendelser, må det gjøres forbedringer i sin effektkonverteringseffektivitet og operasjonelle stabilitet. Nyere fremskritt innen teknologi har imidlertid ført til perovskitt -solceller med en effektivitet på 25,5%, noe som betyr at de ikke ligger langt etter konvensjonelle silisiumfotovoltaiske solceller. For dette formål har sjeldne jord-elementer blitt undersøkt for applikasjoner i perovskite solceller. De har fotofysiske egenskaper som overvinner problemene. Å bruke dem i perovskite solceller vil derfor forbedre egenskapene sine, noe som gjør dem mer levedyktige for storstilt implementering for rene energiløsninger. Hvor sjeldne jordelementer hjelper perovskite solceller Det er mange fordelaktige egenskaper som sjeldne jordelementer har som kan brukes til å forbedre funksjonen til denne nye generasjonen solceller. For det første er oksidasjons- og reduksjonspotensialer i sjeldne jord-ioner reversible, noe som reduserer målmaterialets egen oksidasjon og reduksjon. I tillegg kan tynnfilmformasjonen reguleres ved tilsetning av disse elementene ved å koble dem med både perovskitter og lade transportmetalloksider. Videre kan fasestruktur og optoelektroniske egenskaper justeres ved å substitusjonelt legge dem inn i krystallgitteret. Feil passivering kan oppnås med hell ved å legge dem inn i målmaterialet enten mellomliggende ved korngrensene eller på materialets overflate. Dessuten kan infrarøde og ultrafiolette fotoner omdannes til perovskitt-responsivt synlig lys på grunn av tilstedeværelsen av mange energiske overgangsbaner i de sjeldne jordens ioner. Fordelene med dette er todelt: det unngår at perovskittene blir skadet av lys med høy intensitet og utvider materialets spektrale responsområde. Å bruke sjeldne jordelementer forbedrer stabiliteten og effektiviteten til perovskite solceller betydelig. Endre morfologier av tynne filmer Som nevnt tidligere, kan sjeldne jordelementer endre morfologiene til tynne filmer bestående av metalloksider. Det er godt dokumentert at morfologien til det underliggende ladningstransportlaget påvirker morfologien til perovskittlaget og dets kontakt med ladningstransportlaget. For eksempel forhindrer doping med sjeldne jord-ioner aggregering av SNO2-nanopartikler som kan forårsake strukturelle defekter, og også dempe dannelsen av store niokrystaller, og skaper et ensartet og kompakt lag med krystaller. Dermed kan tynne lagfilmer av disse stoffene uten feil oppnås med doping av sjelden jord. I tillegg spiller stillaslaget i perovskittceller som har en mesoporøs struktur en viktig rolle i kontaktene mellom perovskitt og ladningstransportlag i solcellene. Nanopartiklene i disse strukturene kan vise morfologiske defekter og mange korngrenser. Dette fører til ugunstig og alvorlig ikke-strålende ladningsrekombinasjon. Porefylling er også et problem. Doping med sjeldne jord-ioner regulerer stillasveksten og reduserer feil, og skaper justerte og ensartede nanostrukturer. Ved å gi forbedringer for den morfologiske strukturen til perovskitt- og ladningstransportlag, kan sjeldne jordioner forbedre den generelle ytelsen og stabiliteten til perovskitt solceller, noe som gjør dem mer egnet for kommersielle anvendelser i stor skala. Betydningen av perovskite solceller kan ikke undervurderes. De vil gi overlegen energiproduksjonskapasitet for en mye lavere kostnad enn nåværende silisiumbaserte solceller på markedet. Studien har vist at doping perovskitt med sjeldne jord-ioner forbedrer dens egenskaper, noe som fører til forbedringer i effektivitet og stabilitet. Dette betyr at perovskite solceller med forbedret ytelse er et skritt nærmere å bli en realitet.
Post Time: Jul-04-2022 