Përdorimi i elementëve të rrallë të tokës për të kapërcyer kufizimet e qelizave diellore
Qelizat diellore të perovskitit Qelizat diellore perovskite kanë avantazhe ndaj teknologjisë aktuale të qelizave diellore. Ato kanë potencialin të jenë më efikase, janë të lehta dhe kushtojnë më pak se variantet e tjera. Në një qelizë diellore perovskite, shtresa e perovskitit është e vendosur midis një elektrode transparente në pjesën e përparme dhe një elektrode reflektuese në pjesën e prapme të qelizës. Shtresat e transportit të elektrodave dhe transportit të vrimave futen midis ndërfaqeve të katodës dhe anodës, gjë që lehtëson mbledhjen e ngarkesës në elektroda. Ekzistojnë katër klasifikime të qelizave diellore perovskite bazuar në strukturën morfologjike dhe sekuencën e shtresave të shtresës së transportit të ngarkesës: struktura planare e rregullt, planare e përmbysur, mezoporoze e rregullt dhe struktura mezoporoze e përmbysur. Megjithatë, ekzistojnë disa të meta me teknologjinë. Drita, lagështia dhe oksigjeni mund të shkaktojnë degradimin e tyre, thithja e tyre mund të mos jetë e përshtatshme dhe ato gjithashtu kanë probleme me rekombinimin jo-rrezatues të ngarkesës. Perovskitet mund të korrodohen nga elektrolitet e lëngshme, duke çuar në probleme të stabilitetit. Për të realizuar zbatimet e tyre praktike, duhet të bëhen përmirësime në efikasitetin e konvertimit të energjisë dhe stabilitetin operativ. Megjithatë, përparimet e fundit në teknologji kanë çuar në qelizat diellore perovskite me një efikasitet prej 25.5%, që do të thotë se ato nuk janë shumë prapa qelizave diellore fotovoltaike konvencionale të silikonit. Për këtë qëllim, elementët e rrallë të tokës janë eksploruar për aplikime në qelizat diellore perovskite. Ato posedojnë veti fotofizike që kapërcejnë problemet. Përdorimi i tyre në qelizat diellore perovskite do të përmirësojë vetitë e tyre, duke i bërë ato më të zbatueshme për zbatim në shkallë të gjerë për zgjidhje të energjisë së pastër. Si ndihmojnë elementët e rrallë të tokës qelizat diellore perovskite Ka shumë veti të dobishme që kanë elementët e rrallë të tokës që mund të përdoren për të përmirësuar funksionin e kësaj gjenerate të re të qelizave diellore. Së pari, potencialet e oksidimit dhe reduktimit në jonet e rrallë të tokës janë të kthyeshme, duke zvogëluar oksidimin dhe reduktimin e vetë materialit të synuar. Për më tepër, formimi i filmit të hollë mund të rregullohet me shtimin e këtyre elementëve duke i bashkuar ato si me perovskitet ashtu edhe me oksidet e metaleve të transportit të ngarkesës. Për më tepër, struktura e fazës dhe vetitë optoelektronike mund të rregullohen duke i futur ato në mënyrë zëvendësuese në rrjetën kristalore. Pasivizimi i defekteve mund të arrihet me sukses duke i futur ato në materialin e synuar ose në mënyrë intersticiale në kufijtë e kokrrizave ose në sipërfaqen e materialit. Për më tepër, fotonet infra të kuqe dhe ultravjollcë mund të shndërrohen në dritë të dukshme që i përgjigjet perovskitit për shkak të pranisë së orbitave të shumta energjike të tranzicionit në jonet e rrallë të tokës. Përparësitë e kësaj janë të dyfishta: shmang dëmtimin e perovskiteve nga drita me intensitet të lartë dhe zgjeron gamën e reagimit spektral të materialit. Përdorimi i elementëve të rrallë të tokës përmirëson ndjeshëm stabilitetin dhe efikasitetin e qelizave diellore të perovskitit. Modifikimi i Morfologjive të Filmave të Hollë Siç u përmend më parë, elementët e rrallë të tokës mund të modifikojnë morfologjitë e filmave të hollë që përbëhen nga okside metalike. Është dokumentuar mirë se morfologjia e shtresës themelore të transportit të ngarkesës ndikon në morfologjinë e shtresës së perovskitit dhe kontaktin e saj me shtresën e transportit të ngarkesës. Për shembull, dopimi me jone të tokës së rrallë parandalon grumbullimin e nanopjesëzave SnO2 që mund të shkaktojnë defekte strukturore, dhe gjithashtu zbut formimin e kristaleve të mëdha NiOx, duke krijuar një shtresë uniforme dhe kompakte kristalesh. Kështu, filma me shtresa të holla të këtyre substancave pa defekte mund të arrihen me dopim të tokës së rrallë. Për më tepër, shtresa e skelës në qelizat perovskite që kanë një strukturë mezoporoze luan një rol të rëndësishëm në kontaktet midis shtresave të perovskitit dhe transportit të ngarkesës në qelizat diellore. Nanopjesëzat në këto struktura mund të shfaqin defekte morfologjike dhe kufij të shumtë të kokrrizave. Kjo çon në një rekombinim të pafavorshëm dhe serioz të ngarkesës jo-rrezatuese. Mbushja e poreve është gjithashtu një problem. Dopimi me jone të rrallë toke rregullon rritjen e skelave dhe zvogëlon defektet, duke krijuar nanostruktura të rreshtuara dhe uniforme. Duke ofruar përmirësime për strukturën morfologjike të shtresave të perovskitit dhe të transportit të ngarkesës, jonet e tokës së rrallë mund të përmirësojnë performancën e përgjithshme dhe stabilitetin e qelizave diellore të perovskitit, duke i bërë ato më të përshtatshme për aplikime komerciale në shkallë të gjerë. Rëndësia e qelizave diellore perovskite nuk mund të nënvlerësohet. Ato do të ofrojnë kapacitet superior të gjenerimit të energjisë me një kosto shumë më të ulët se qelizat diellore aktuale me bazë silikoni në treg. Studimi ka treguar se dopimi i perovskitit me jone të rralla të tokës përmirëson vetitë e tij, duke çuar në përmirësime në efikasitet dhe stabilitet. Kjo do të thotë që qelizat diellore perovskite me performancë të përmirësuar janë një hap më afër të bëhen realitet.
Koha e postimit: 04 korrik 2022 