Güneş hücrelerinin sınırlamalarının üstesinden gelmek için nadir toprak elemanlarının kullanılması
Perovskit güneş hücrelerinin mevcut güneş pili teknolojisine göre avantajları vardır. Daha verimli olma, hafif ve diğer varyantlardan daha az maliyetli olma potansiyeline sahiptirler. Bir perovskit güneş hücresinde, perovskit tabakası ön taraftaki şeffaf bir elektrot ve hücrenin arkasındaki yansıtıcı bir elektrot arasında sandviçlenir. Elektrot taşıma ve delik taşıma katmanları, elektrotlarda şarj toplamayı kolaylaştıran katot ve anot arayüzleri arasına yerleştirilir. Morfoloji yapısına ve yük taşıma tabakasının tabaka dizisine dayanan dört perovskit güneş hücresi sınıflandırması vardır: düzenli düzlemsel, ters düzlemsel, düzenli mezoporöz ve ters mezoparoz yapılar. Ancak, teknoloji ile birkaç dezavantaj var. Işık, nem ve oksijen bozulmalarını indükleyebilir, emilimleri uyumsuz olabilir ve ayrıca radyasyon olmayan yük rekombinasyonu ile ilgili sorunları vardır. Perovskitler sıvı elektrolitlerle aşındırılabilir ve stabilite sorunlarına yol açar. Pratik uygulamalarını gerçekleştirmek için güç dönüşüm verimliliği ve operasyonel istikrarlarında iyileştirmeler yapılmalıdır. Bununla birlikte, teknolojideki son gelişmeler,% 25.5 verimliliğe sahip perovskit güneş hücrelerine yol açmıştır, bu da geleneksel silikon fotovoltaik güneş pillerinin çok gerisinde olmadığı anlamına gelir. Bu amaçla, perovskit güneş pillerindeki uygulamalar için nadir toprak elementleri araştırılmıştır. Sorunların üstesinden gelen fotofiziksel özelliklere sahiptirler. Bunları perovskite güneş hücrelerinde kullanmak, özelliklerini iyileştirerek temiz enerji çözümleri için büyük ölçekli uygulama için daha uygun hale getirecektir. Nadir toprak elementleri perovskit güneş pillerine nasıl yardımcı olur Bu yeni nesil güneş pillerinin işlevini geliştirmek için kullanılabilecek nadir toprak elemanlarının sahip olduğu birçok avantajlı özellik vardır. İlk olarak, nadir toprak iyonlarında oksidasyon ve azalma potansiyelleri geri dönüşümlüdür, bu da hedef malzemenin kendi oksidasyonunu ve azalmasını azaltır. Ek olarak, ince film oluşumu, bu elementlerin hem perovskitlerle birleştirilmesi hem de taşıma metal oksitleri ile eklenerek düzenlenebilir. Ayrıca, faz yapısı ve optoelektronik özellikler, bunları kristal kafese ikame edilerek ayarlanabilir. Kusur pasivasyonu, bunları tahıl sınırlarında ya da malzemenin yüzeyine interstisital olarak hedef malzemeye gömülerek başarıyla elde edilebilir. Ayrıca, nadir toprak iyonlarında çok sayıda enerjik geçiş yörüngesinin varlığı nedeniyle kızılötesi ve ultraviyole fotonlar perovskite duyarlı görünür ışığa dönüştürülebilir. Bunun avantajları iki yönlüdür: perovskitlerin yüksek yoğunluklu ışıktan zarar görmesini önler ve malzemenin spektral tepki aralığını genişletir. Nadir toprak elemanlarının kullanılması perovskit güneş pillerinin stabilitesini ve verimliliğini önemli ölçüde artırır. İnce filmlerin morfolojilerini değiştirme Daha önce de belirtildiği gibi, nadir toprak elemanları metal oksitlerden oluşan ince filmlerin morfolojilerini değiştirebilir. Altta yatan yük taşıma tabakasının morfolojisinin perovskit tabakasının morfolojisini ve yük taşıma tabakasıyla temasını etkilediği iyi belgelenmiştir. Örneğin, nadir toprak iyonları ile doping, yapısal kusurlara neden olabilecek SNO2 nanoparçacıklarının toplanmasını önler ve aynı zamanda büyük Niox kristallerinin oluşumunu hafifletir, düzgün ve kompakt bir kristal tabakası oluşturur. Böylece, bu maddelerin kusursuz ince tabaka filmleri nadir toprak katkısı ile elde edilebilir. Ek olarak, mezoporöz bir yapıya sahip perovskit hücrelerindeki iskele tabakası, güneş hücrelerinde perovskit ve yük taşıma katmanları arasındaki temaslarda önemli bir rol oynar. Bu yapılardaki nanopartiküller morfolojik kusurlar ve çok sayıda tane sınırını gösterebilir. Bu, olumsuz ve ciddi radyasyon olmayan yük rekombinasyonuna yol açar. Gözenek doldurma da bir sorundur. Nadir toprak iyonları ile doping, iskele büyümesini düzenler ve kusurları azaltarak hizalanmış ve tek tip nanoyapılar oluşturur. Perovskit ve yük taşıma katmanlarının morfolojik yapısı için iyileştirmeler sağlayarak, nadir toprak iyonları perovskit güneş pillerinin genel performansını ve stabilitesini artırabilir ve bu da onları büyük ölçekli ticari uygulamalar için daha uygun hale getirebilir. Perovskit güneş hücrelerinin önemi sıyrılamaz. Piyasadaki mevcut silikon bazlı güneş pillerinden çok daha düşük bir maliyet için üstün enerji üretim kapasitesi sağlayacaklardır. Çalışma, nadir toprak iyonları ile perovskitin dopinginin özelliklerini iyileştirdiğini ve verimlilik ve stabilitede iyileştirmelere yol açtığını göstermiştir. Bu, gelişmiş performansa sahip perovskit güneş hücrelerinin gerçek olmaya bir adım daha yakın olduğu anlamına gelir.
Gönderme Zamanı: Tem-04-2022 