Ritka földi elemek felhasználása a napelemek korlátozásainak leküzdésére
A perovskite napelemek előnyei vannak a jelenlegi napelemes technológiához képest. Lehetséges, hogy hatékonyabbak, könnyűek, és kevesebbet fizetnek, mint más variánsok. Egy perovskite napelemben a perovskite rétege az elülső átlátszó elektróda és a cella hátulján lévő fényvisszaverő elektróda között van. Az elektróda szállítási és a lyuk szállítási rétegeit a katód és az anód interfészek közé helyezik, ami megkönnyíti az elektródok töltésgyűjtését. A perovskite napelemek négy osztályozása van a töltés -szállítási réteg morfológiai szerkezete és rétegszekvenciája alapján: rendszeres sík, fordított sík, normál mezopórusos és fordított mezopórusos struktúrák. A technológiával azonban számos hátrány létezik. A fény, a nedvesség és az oxigén indukálhatja azok lebomlását, abszorpciójuk nem egyeztethető, és problémáik vannak a nem sugárzó töltés rekombinációjával is. A perovskiteket folyékony elektrolitokkal korrodálhatják, ami stabilitási problémákhoz vezet. Gyakorlati alkalmazásaik megvalósításához javításokat kell végezni az energiaátalakítás hatékonyságában és az üzemeltetési stabilitásban. A technológia legújabb fejlődése azonban a perovskite napelemekhez vezetett, amelyek 25,5% -os hatékonysággal rendelkeznek, ami azt jelenti, hogy nem messze elmaradnak a hagyományos szilícium fotovoltaikus napelemekből. Ebből a célból a Perovskite napelemekben a ritka földi elemeket vizsgálták. Olyan fotofizikai tulajdonságokkal rendelkeznek, amelyek legyőzik a problémákat. Ezért a perovskite napelemekben történő felhasználása javítja tulajdonságaikat, így életképesebbé válnak a tiszta energiamegoldások nagyszabású megvalósításához. Hogyan segítik a ritkaföldfémi elemek a perovskite napelemeket Számos olyan előnyös tulajdonság van, amelyekkel a ritkaföldfémek elemei rendelkeznek, amelyek felhasználhatók a napelemek ezen új generációjának funkciójának javítására. Először is, az oxidációs és redukciós potenciálok a ritka földi ionokban megfordíthatók, csökkentve a célanyag saját oxidációját és csökkentését. Ezenkívül a vékony filmképződést ezen elemek hozzáadásával lehet szabályozni, ha mind a perovskitokkal, mind a töltő fém-oxidokkal összekapcsoljuk őket. Ezenkívül a fázisszerkezet és az optoelektronikus tulajdonságok beállíthatók a kristályrácsba történő beágyazás helyettesítésével. A hibás passziváció sikeresen érhető el úgy, hogy beágyazza őket a célanyagba, akár intersticiálisan a gabona határán vagy az anyag felületén. Ezenkívül az infravörös és az ultraibolya fotonok átalakíthatók perovskit-reagáló látható fényré, mivel számos energikus átmeneti pályán jelennek meg a ritkaföldföld ionokban. Ennek előnyei kettős: elkerüli a perovskitok nagy intenzitású fény általi sérülését, és kiterjeszti az anyag spektrális választartományát. A ritkaföldfémek használata jelentősen javítja a perovskite napelemek stabilitását és hatékonyságát. A vékony filmek morfológiáinak módosítása Mint korábban említettük, a ritkaföldfémek elemei módosíthatják a fém -oxidokból álló vékony fóliák morfológiáját. Jól dokumentált, hogy a mögöttes töltési réteg morfológiája befolyásolja a perovskite réteg morfológiáját és annak érintkezését a töltési transzportréteggel. Például a ritka földi ionokkal történő dopping megakadályozza az SNO2 nanorészecskék aggregációját, amelyek szerkezeti hibákat okozhatnak, és enyhítik a nagy Niox kristályok képződését, egyenletes és kompakt kristályréteget hozva létre. Így ezeknek az anyagoknak a hibák nélküli vékonyrétegű fóliái érhetők el a ritka föld doppingjával. Ezenkívül az állványréteg a perovskite sejtekben, amelyek mezopórusos szerkezetűek, fontos szerepet játszanak a perovskite és a töltőszállító rétegek közötti érintkezésben a napelemekben. Az ezekben a struktúrákban lévő nanorészecskék morfológiai hibákat és számos gabonahatárot mutathatnak. Ez kedvezőtlen és súlyos, nem sugárzó töltés rekombinációjához vezet. A pórus kitöltése szintén kérdés. A ritka földi ionokkal történő dopping szabályozza az állvány növekedését és csökkenti a hibákat, az igazított és egységes nanoszerkezetek létrehozásában. A perovskit és a töltőszállítási rétegek morfológiai szerkezetének javításával a ritkaföldfém-ionok javíthatják a perovskite napelemek általános teljesítményét és stabilitását, így ezek megfelelőbbek a nagyszabású kereskedelmi alkalmazásokhoz. A perovskit napelemek fontosságát nem lehet alábecsülni. Kiváló energiatermelési kapacitást biztosítanak sokkal alacsonyabb költségekért, mint a jelenlegi szilícium-alapú napelemek a piacon. A tanulmány kimutatta, hogy a ritka földi ionokkal rendelkező dopping perovskit javítja tulajdonságait, ami javítja a hatékonyságot és a stabilitást. Ez azt jelenti, hogy a jobb teljesítményű perovskite napelemek egy lépéssel közelebb állnak a valósággá váláshoz.
A postai idő: 2012. július-2012. július 