Använda sällsynta jordelement för att övervinna begränsningar av solceller
Perovskite solceller har fördelar jämfört med den nuvarande solcellstekniken. De har potential att vara mer effektiva, är lätta och kostar mindre än andra varianter. I en perovskit solcell är skiktet av perovskite inklämd mellan en transparent elektrod framtill och en reflekterande elektrod på baksidan av cellen. Elektrodtransport och håltransportlager sätts in mellan katod- och anodgränssnitt, vilket underlättar laddningsuppsamlingen vid elektroderna. Det finns fyra klassificeringar av perovskitiska solceller baserade på morfologistruktur och skiktsekvens för laddningstransportskiktet: regelbunden plan, inverterad plan, regelbunden mesoporös och inverterade mesoporösa strukturer. Emellertid finns det flera nackdelar med tekniken. Lätt, fukt och syre kan inducera deras nedbrytning, deras absorption kan inte överensstämmas och de har också problem med icke-strålande laddningsrekombination. Perovskiter kan korroderas av flytande elektrolyter, vilket leder till stabilitetsproblem. För att förverkliga sina praktiska tillämpningar måste förbättringar göras i deras kraftomvandlingseffektivitet och operativ stabilitet. De senaste tekniska framstegen har emellertid lett till perovskitiska solceller med 25,5% effektivitet, vilket innebär att de inte är långt efter konventionella kiselfotovoltaiska solceller. För detta ändamål har sällsynta jordelement undersökts för applikationer i Perovskite solceller. De har fotofysiska egenskaper som övervinner problemen. Att använda dem i Perovskite solceller kommer därför att förbättra sina egenskaper, vilket gör dem mer livskraftiga för storskalig implementering för rena energilösningar. Hur sällsynta jordarelement hjälper perovskite solceller Det finns många fördelaktiga egenskaper som sällsynta jordelement har som kan användas för att förbättra funktionen för denna nya generation av solceller. För det första är oxidations- och reduktionspotentialer i sällsynta jordjoner reversibla, vilket minskar målmaterialets egen oxidation och reduktion. Dessutom kan den tunnfilmbildningen regleras genom tillsats av dessa element genom att koppla dem med både perovskiter och laddning av transportmetalloxider. Vidare kan fasstruktur och optoelektroniska egenskaper justeras genom att ersätta dem i kristallgitteret. Defekt passivering kan framgångsrikt uppnås genom att bädda in dem i målmaterialet antingen interstitiellt vid korngränserna eller på materialets yta. Dessutom kan infraröda och ultravioletta fotoner omvandlas till perovskit-responsivt synligt ljus på grund av närvaron av många energiska övergångsbanor i de sällsynta jordjonerna. Fördelarna med detta är tvåfaldiga: det undviker att perovskiterna skadas av högintensivt ljus och utvidgar materialets spektrala svarsområde. Att använda sällsynta jordartselement förbättrar avsevärt stabiliteten och effektiviteten hos perovskitiska solceller. Modifiera morfologier av tunna filmer Som nämnts tidigare kan sällsynta jordelement modifiera morfologierna för tunna filmer som består av metalloxider. Det är väl dokumenterat att morfologin i det underliggande laddningstransportskiktet påverkar morfologin i perovskitskiktet och dess kontakt med laddningstransportlagret. Till exempel förhindrar doping med sällsynta jordjoner aggregering av SNO2-nanopartiklar som kan orsaka strukturella defekter och också mildra bildningen av stora Niox-kristaller, vilket skapar ett enhetligt och kompakt skikt av kristaller. Således kan tunna skiktfilmer av dessa ämnen utan defekter uppnås med sällsynt jorddopning. Dessutom spelar ställningsskiktet i perovskitceller som har en mesoporös struktur en viktig roll i kontakterna mellan perovskiten och laddningstransportlagren i solcellerna. Nanopartiklarna i dessa strukturer kan visa morfologiska defekter och många korngränser. Detta leder till negativa och allvarliga icke-strålande laddningsrekombination. Porfyllning är också ett problem. Doping med sällsynta jordjoner reglerar ställningstillväxten och minskar defekterna, vilket skapar anpassade och enhetliga nanostrukturer. Genom att ge förbättringar för den morfologiska strukturen hos perovskit- och laddningstransportlager kan sällsynta joner förbättra den totala prestanda och stabilitet hos perovskitiska solceller, vilket gör dem mer lämpliga för storskaliga kommersiella tillämpningar. Betydelsen av perovskitiska solceller kan inte underskattas. De kommer att ge överlägsen energiproduktionskapacitet för en mycket lägre kostnad än nuvarande kiselbaserade solceller på marknaden. Studien har visat att doping perovskite med sällsynta jordjoner förbättrar dess egenskaper, vilket leder till förbättringar av effektivitet och stabilitet. Detta innebär att Perovskite -solceller med förbättrad prestanda är ett steg närmare att bli verklighet.
Posttid: JUL-04-2022 