Použitie prvkov zriedkavej zeme na prekonanie obmedzení solárnych článkov
Perovskitové solárne články Solárne články perovskitu majú výhody oproti súčasnej technológii solárnych článkov. Majú potenciál byť efektívnejší, ľahký a stáť menej ako iné varianty. V perovskitovom solárnom článku je vrstva perovskitu vložená medzi priehľadnú elektródu vpredu a reflexnou elektródou v zadnej časti bunky. Vrstvy prenosu elektród a transport otvorov sa vkladajú medzi katódové a anódové rozhrania, čo uľahčuje zber náboja v elektródach. Existujú štyri klasifikácie perovskitových solárnych článkov založených na morfologickej štruktúre a sekvencii vrstiev vrstvy náboja: pravidelné planárne, invertované planárne, pravidelné mezoporézne a invertované mezoporézne štruktúry. S technológiou však existuje niekoľko nevýhod. Svetlo, vlhkosť a kyslík môžu vyvolať ich degradáciu, ich absorpcia môže byť nezhodná a majú tiež problémy s rekombináciou neradiatívnej náboja. Perovskity môžu byť korodované tekutými elektrolytmi, čo vedie k problémom so stabilitou. Na realizáciu svojich praktických aplikácií sa musia zlepšiť pri ich efektívnosti premeny energie a prevádzkovej stabilite. Nedávne pokroky v technológii však viedli k perovskitu solárne články s účinnosťou 25,5%, čo znamená, že nie sú ďaleko za konvenčnými kremíkovými fotovoltaickými solárnymi bunkami. Za týmto účelom sa skúmali prvky vzácnych zemín pre aplikácie v perovskitových solárnych článkoch. Majú fotofyzikálne vlastnosti, ktoré prekonávajú problémy. Používanie v Perovskite solárnych článkoch preto zlepší svoje vlastnosti, čím sa stane životaschopnejšími pre rozsiahlu implementáciu pre riešenia čistej energie. Ako prvky vzácnej Zeme pomáhajú perovskitové solárne články Existuje veľa výhodných vlastností, ktoré majú prvky vzácnych zemín, ktoré sa môžu použiť na zlepšenie funkcie tejto novej generácie solárnych článkov. Po prvé, oxidačné a redukčné potenciály v iónoch zriedkavých zemín sú reverzibilné, čím sa znižuje oxidácia a redukcia vlastnej materiálu cieľového materiálu. Tvorba tenkých filmov môže byť navyše regulovaná pridaním týchto prvkov ich spojením s perovskmi a oxidmi kovov transportu náboja. Okrem toho sa fázová štruktúra a optoelektronické vlastnosti môžu upraviť substitučným vložením do kryštálovej mriežky. Pasivácia defektov je možné úspešne dosiahnuť ich vložením do cieľového materiálu buď intersticiálne na hraniciach zŕn alebo na povrchu materiálu. Okrem toho sa infračervené a ultrafialové fotóny môžu previesť na viditeľné svetlo reagujúce na perovskity v dôsledku prítomnosti mnohých energetických prechodných dráh v iónov vzácnych zemín. Výhody toho sú dvojaké: vyhýba sa tomu, že perovskity sú poškodené svetlom s vysokou intenzitou a rozširuje rozsah spektrálnej odozvy materiálu. Použitie prvkov vzácnych zemín významne zlepšuje stabilitu a účinnosť slnečných článkov perovskitu. Modifikácia morfológií tenkých filmov Ako už bolo spomenuté, prvky vzácnych zemín môžu modifikovať morfológie tenkých filmov pozostávajúcich z oxidov kovov. Je dobre zdokumentované, že morfológia podkladovej transportnej vrstvy náboja ovplyvňuje morfológiu vrstvy perovskitu a jej kontakt s vrstvou prenosu náboja. Napríklad doping s iónmi zriedkavých zemín bráni agregácii nanočastíc SNO2, ktoré môžu spôsobiť štrukturálne defekty, a tiež zmierňuje tvorbu veľkých kryštálov NIOX, čím vytvára rovnomernú a kompaktnú vrstvu kryštálov. Teda tenkú vrstvu týchto látok týchto látok bez defektov je možné dosiahnuť pomocou dopingu zriedkavých zemín. Okrem toho vrstva lešenia v perovskitových bunkách, ktoré majú mezoporéznu štruktúru, hrá dôležitú úlohu v kontaktoch medzi perovskitmi a transportnými vrstvami náboja v solárnych článkoch. Nanočastice v týchto štruktúrach môžu vykazovať morfologické defekty a početné hranice zŕn. To vedie k nepriaznivej a vážnej rekombinácii neradiatívnej náboja. Plnenie je tiež problémom. Doping s iónmi zriedkavých zemín reguluje rast lešenia a znižuje defekty, čím vytvára zarovnané a jednotné nanoštruktúry. Poskytnutím zlepšenia morfologickej štruktúry vrstiev perovskitu a prenosu náboja môžu ióny vzácnych zemín zlepšiť celkový výkon a stabilitu perovskitových solárnych článkov, čím sa stanú vhodnejšími pre rozsiahle komerčné aplikácie. Dôležitosť slnečných článkov perovskitu nemožno podceňovať. Poskytnú vynikajúcu kapacitu výroby energie pre oveľa nižšie náklady ako súčasné solárne články na trhu založené na kremíku. Štúdia preukázala, že doping perovskit s iónmi zriedkavých zemín zlepšuje svoje vlastnosti, čo vedie k zlepšeniu účinnosti a stability. To znamená, že solárne články perovskitu so zlepšeným výkonom sú o krok bližšie k tomu, aby sa stala realitou.
Čas príspevku: júl-04-2022 