Die gebruik van seldsame aardelemente om die beperkings van sonselle te oorkom
Perovskiet-sonselle het voordele bo huidige sonseltegnologie. Hulle het die potensiaal om meer doeltreffend te wees, is liggewig en kos minder as ander variante. In 'n perovskiet-sonsel word die laag perovskiet tussen 'n deursigtige elektrode aan die voorkant en 'n reflektiewe elektrode aan die agterkant van die sel vasgeklem. Elektrodetransport- en gattransportlae word tussen die katode- en anode-koppelvlakke geplaas, wat ladingversameling by die elektrodes vergemaklik. Daar is vier klassifikasies van perovskiet-sonselle gebaseer op die morfologiestruktuur en laagvolgorde van die ladingstransportlaag: gereelde planêre, omgekeerde planêre, gereelde mesoporiese en omgekeerde mesoporiese strukture. Daar is egter verskeie nadele met die tegnologie. Lig, vog en suurstof kan hul degradasie veroorsaak, hul absorpsie kan nie ooreenstem nie, en hulle het ook probleme met nie-stralende ladingsrekombinasie. Perovskiete kan deur vloeibare elektroliete gekorrodeer word, wat lei tot stabiliteitsprobleme. Om hul praktiese toepassings te verwesenlik, moet verbeterings aangebring word in hul kragomskakelingsdoeltreffendheid en operasionele stabiliteit. Onlangse vooruitgang in tegnologie het egter gelei tot perovskiet-sonselle met 'n doeltreffendheid van 25,5%, wat beteken dat hulle nie ver agter konvensionele silikon-fotovoltaïese sonselle is nie. Vir hierdie doel is seldsame aardelemente ondersoek vir toepassings in perovskiet-sonselle. Hulle beskik oor fotofisiese eienskappe wat die probleme oorkom. Deur hulle in perovskiet-sonselle te gebruik, sal hulle dus hul eienskappe verbeter, wat hulle meer lewensvatbaar maak vir grootskaalse implementering vir skoon energie-oplossings. Hoe seldsame aardelemente perovskiet-sonselle help Daar is baie voordelige eienskappe wat seldsame aardelemente besit wat gebruik kan word om die funksie van hierdie nuwe generasie sonselle te verbeter. Eerstens is oksidasie- en reduksiepotensiale in seldsame aardione omkeerbaar, wat die teikenmateriaal se eie oksidasie en reduksie verminder. Daarbenewens kan die dunfilmvorming gereguleer word deur die byvoeging van hierdie elemente deur hulle te koppel met beide perovskiete en ladingstransportmetaaloksiede. Verder kan fasestruktuur en opto-elektroniese eienskappe aangepas word deur hulle substitusioneel in die kristalrooster in te bed. Defekpassivering kan suksesvol bereik word deur hulle in die teikenmateriaal in te bed, óf interstisieel by die korrelgrense óf op die materiaal se oppervlak. Boonop kan infrarooi- en ultravioletfotone omgeskakel word in perovskiet-responsiewe sigbare lig as gevolg van die teenwoordigheid van talle energieke oorgangsbane in die seldsame aardione. Die voordele hiervan is tweeledig: dit verhoed dat die perovskiete deur hoë-intensiteit lig beskadig word en brei die materiaal se spektrale reaksiebereik uit. Die gebruik van seldsame aardelemente verbeter die stabiliteit en doeltreffendheid van perovskiet-sonselle aansienlik. Wysiging van Morfologieë van Dun Films Soos voorheen genoem, kan seldsame aardelemente die morfologieë van dun films wat uit metaaloksiede bestaan, verander. Dit is goed gedokumenteer dat die morfologie van die onderliggende ladingstransportlaag die morfologie van die perovskietlaag en die kontak daarvan met die ladingstransportlaag beïnvloed. Byvoorbeeld, dotering met seldsame aardione voorkom die aggregasie van SnO2-nanopartikels wat strukturele defekte kan veroorsaak, en verminder ook die vorming van groot NiOx-kristalle, wat 'n eenvormige en kompakte laag kristalle skep. Dus kan dunlaagfilms van hierdie stowwe sonder defekte met seldsame aardione verkry word. Daarbenewens speel die steierlaag in perovskietselle wat 'n mesoporiese struktuur het, 'n belangrike rol in die kontak tussen die perovskiet- en ladingtransportlae in die sonselle. Die nanopartikels in hierdie strukture kan morfologiese defekte en talle korrelgrense vertoon. Dit lei tot nadelige en ernstige nie-stralende ladingrekombinasie. Porievulling is ook 'n probleem. Dotering met seldsame aardione reguleer die steiergroei en verminder defekte, wat gerigte en uniforme nanostrukture skep. Deur verbeterings aan die morfologiese struktuur van perovskiet- en ladingtransportlae te bied, kan seldsame aardione die algehele werkverrigting en stabiliteit van perovskiet-sonselle verbeter, wat hulle meer geskik maak vir grootskaalse kommersiële toepassings. Die belangrikheid van perovskiet-sonselle kan nie onderskat word nie. Hulle sal beter energieopwekkingskapasiteit bied teen 'n baie laer koste as huidige silikon-gebaseerde sonselle op die mark. Die studie het getoon dat die dotering van perovskiet met seldsame aardione die eienskappe daarvan verbeter, wat lei tot verbeterings in doeltreffendheid en stabiliteit. Dit beteken dat perovskiet-sonselle met verbeterde werkverrigting een stap nader is om 'n werklikheid te word.
Plasingstyd: 4 Julie 2022 