Користење на ретки земски елементи за надминување на ограничувањата на сончевите ќелии
Перовскитни сончеви ќелии Перовскитните сончеви ќелии имаат предности во однос на сегашната технологија на сончеви ќелии. Тие имаат потенцијал да бидат поефикасни, лесни се и чинат помалку од другите варијанти. Во перовскитната сончева ќелија, слојот од перовскит е сместен помеѓу транспарентна електрода на предната страна и рефлектирачка електрода на задната страна од ќелијата. Слоевите за транспорт на електроди и транспорт на дупки се вметнуваат помеѓу интерфејсите на катодата и анодата, што го олеснува собирањето на полнежот на електродите. Постојат четири класификации на перовскитни сончеви ќелии врз основа на морфолошката структура и низата на слоеви на слојот за транспорт на полнеж: правилни рамнински, инвертирани рамнински, правилни мезопорозни и инвертирани мезопорозни структури. Сепак, постојат неколку недостатоци на технологијата. Светлината, влагата и кислородот можат да предизвикаат нивна деградација, нивната апсорпција може да биде несоодветна, а исто така имаат проблеми со нерадијативната рекомбинација на полнеж. Перовскитите можат да бидат кородирани од течни електролити, што доведува до проблеми со стабилноста. За да се реализираат нивните практични примени, мора да се направат подобрувања во нивната ефикасност на конверзија на енергија и оперативна стабилност. Сепак, неодамнешниот напредок во технологијата доведе до перовскитни соларни ќелии со ефикасност од 25,5%, што значи дека тие не заостануваат многу зад конвенционалните силиконски фотоволтаични соларни ќелии. За таа цел, ретките земни елементи се истражени за примена во перовскитните сончеви ќелии. Тие поседуваат фотофизички својства што ги надминуваат проблемите. Затоа, нивната употреба во перовскитните сончеви ќелии ќе ги подобри нивните својства, што ќе ги направи поодржливи за имплементација во голем обем за решенија за чиста енергија. Како ретките земјени елементи им помагаат на перовскитните сончеви ќелии Постојат многу поволни својства што ги поседуваат ретките земни елементи што можат да се користат за подобрување на функцијата на оваа нова генерација на сончеви ќелии. Прво, потенцијалите за оксидација и редукција кај ретките земни јони се реверзибилни, намалувајќи ја сопствената оксидација и редукција на целниот материјал. Дополнително, формирањето на тенок филм може да се регулира со додавање на овие елементи со нивно спојување и со перовскити и со оксиди на метали за транспорт на полнеж. Понатаму, фазната структура и оптоелектронските својства можат да се прилагодат со супституционо вградување во кристалната решетка. Пасивацијата на дефектите може успешно да се постигне со нивно вградување во целниот материјал или интерстицијално на границите на зрната или на површината на материјалот. Покрај тоа, инфрацрвените и ултравиолетовите фотони можат да се претворат во видлива светлина одговорна на перовскит поради присуството на бројни енергетски транзициски орбити во јоните на ретките земји. Предностите на ова се двојни: се спречува перовскитите да бидат оштетени од светлина со висок интензитет и се проширува опсегот на спектрален одговор на материјалот. Употребата на ретки земни елементи значително ја подобрува стабилноста и ефикасноста на перовскитните сончеви ќелии. Модифицирање на морфологиите на тенки филмови Како што претходно беше споменато, ретките земни елементи можат да ги модифицираат морфологиите на тенките филмови што се состојат од метални оксиди. Добро е документирано дека морфологијата на основниот слој за транспорт на полнеж влијае на морфологијата на перовскитскиот слој и неговиот контакт со слојот за транспорт на полнеж. На пример, допирањето со јони на ретки земјени елементи спречува агрегација на SnO2 наночестички што може да предизвика структурни дефекти, а исто така го ублажува формирањето на големи NiOx кристали, создавајќи униформен и компактен слој од кристали. Така, со допирање на ретки земјени елементи може да се постигнат тенки слоевити филмови од овие супстанции без дефекти. Дополнително, слојот на скелето во перовскитните клетки кои имаат мезопорозна структура игра важна улога во контактите помеѓу перовскитните и слоевите за транспорт на полнеж во сончевите ќелии. Наночестичките во овие структури можат да покажат морфолошки дефекти и бројни граници на зрната. Ова води до неповолна и сериозна нерадијативна рекомбинација на полнеж. Пополнувањето на порите е исто така проблем. Допирањето со јони на ретки земјени елементи го регулира растот на скелетот и ги намалува дефектите, создавајќи усогласени и униформни наноструктури. Со обезбедување подобрувања за морфолошката структура на перовскитните и слоевите за транспорт на полнеж, ретките земни јони можат да ги подобрат целокупните перформанси и стабилност на перовскитните сончеви ќелии, што ги прави посоодветни за комерцијални апликации во голем обем. Важноста на перовскитните сончеви ќелии не може да се потцени. Тие ќе обезбедат супериорен капацитет за производство на енергија по многу пониска цена од моменталните силиконски сончеви ќелии на пазарот. Студијата покажа дека допирањето на перовскитот со јони на ретки земјени елементи ги подобрува неговите својства, што доведува до подобрувања во ефикасноста и стабилноста. Ова значи дека перовскитните сончеви ќелии со подобрени перформанси се еден чекор поблиску до тоа да станат реалност.
Време на објавување: 04.07.2022 