Notkun sjaldgæfra jarðefna til að sigrast á takmörkunum sólarsella
Perovskít sólarsellur hafa kosti umfram núverandi sólarsellutækni. Þær hafa möguleika á að vera skilvirkari, eru léttari og kosta minna en aðrar afbrigði. Í perovskít sólarsellu er perovskítlagið á milli gegnsærrar rafskauts að framan og endurskins rafskauts að aftan. Rafskautsflutningslög og holuflutningslög eru sett á milli tengiflata katóðu og anóðu, sem auðveldar hleðslusöfnun við rafskautin. Til eru fjórar flokkanir á perovskít sólarsellum byggðar á formgerð, uppbyggingu og lagasamsetningu hleðsluflutningslagsins: regluleg plan, öfug plan, regluleg mesóporös og öfug mesóporös uppbygging. Hins vegar eru nokkrir gallar við tæknina. Ljós, raki og súrefni geta valdið niðurbroti þeirra, frásog þeirra getur verið ósamræmanlegt og þau eiga einnig í vandræðum með endurröðun hleðslu án geislunar. Perovskít geta tærst af fljótandi rafvökvum, sem leiðir til stöðugleikavandamála. Til að nýta þær í reynd þarf að bæta orkunýtni þeirra og rekstrarstöðugleika. Hins vegar hafa nýlegar tækniframfarir leitt til perovskít sólarsella með 25,5% skilvirkni, sem þýðir að þær eru ekki langt á eftir hefðbundnum kísil sólarsellum. Í þessu skyni hafa sjaldgæf jarðmálmefni verið könnuð til notkunar í perovskít sólarsellum. Þau búa yfir ljósfræðilegum eiginleikum sem vinna bug á vandamálunum. Notkun þeirra í perovskít sólarsellum mun því bæta eiginleika þeirra og gera þau hagkvæmari fyrir stórfellda innleiðingu á hreinum orkulausnum. Hvernig sjaldgæf jarðefni hjálpa perovskít sólarsellum Sjaldgæfir jarðmálmar búa yfir mörgum kostum sem hægt er að nota til að bæta virkni þessarar nýju kynslóðar sólarsella. Í fyrsta lagi eru oxunar- og afoxunarmöguleikar í sjaldgæfum jarðmálmjónum afturkræfir, sem dregur úr eigin oxun og afoxun efnisins. Að auki er hægt að stjórna myndun þunnfilmu með því að bæta þessum frumefnum við með því að tengja þau bæði við perovskít og hleðsluflutningsmálmoxíð. Ennfremur er hægt að aðlaga fasabyggingu og ljósfræðilega eiginleika með því að fella þá inn í kristalgrindina. Gallaþolun er hægt að ná með góðum árangri með því að fella þá inn í markefnið, annaðhvort milli kornamörk eða á yfirborð efnisins. En fremur er hægt að breyta innrauðum og útfjólubláum ljóseindum í perovskít-næmt sýnilegt ljós vegna fjölmargra orkumikilla brauta í sjaldgæfu jarðmálmjónunum. Kostirnir við þetta eru tvíþættir: það kemur í veg fyrir að perovskítarnir skemmist af völdum mikils ljóss og lengir litrófssvið efnisins. Notkun sjaldgæfra jarðefna eykur verulega stöðugleika og skilvirkni perovskít sólarsella. Að breyta formgerð þunnfilma Eins og áður hefur komið fram geta sjaldgæf jarðmálmefni breytt formgerð þunnra filma sem samanstanda af málmoxíðum. Það er vel skjalfest að formgerð undirliggjandi hleðsluflutningslagsins hefur áhrif á formgerð perovskítlagsins og snertingu þess við hleðsluflutningslagið. Til dæmis kemur í veg fyrir að SnO2 nanóagnir safnist saman, sem geta valdið byggingargöllum, og dregur einnig úr myndun stórra NiOx kristalla, sem skapar einsleitt og þétt lag af kristöllum. Þannig er hægt að ná fram þunnum filmum af þessum efnum án galla með íblöndun sjaldgæfra jarðmálma. Að auki gegnir stoðlagið í perovskítfrumum sem hafa mesóporous uppbyggingu mikilvægu hlutverki í snertingu perovskítsins og hleðsluflutningslagsins í sólarsellunum. Nanóagnirnar í þessum uppbyggingum geta sýnt formfræðilega galla og fjölmörg kornamörk. Þetta leiðir til skaðlegrar og alvarlegrar endurröðunar hleðslu án geislunar. Fylling svitahola er einnig vandamál. Blöndun með sjaldgæfum jarðmálmjónum stjórnar vexti stoðgrindarinnar og dregur úr göllum, sem skapar samræmdar og einsleitar nanóbyggingar. Með því að bæta formgerð perovskíts og hleðsluflutningslaga geta sjaldgæfar jarðmálmajónir bætt heildarafköst og stöðugleika perovskítsólsella, sem gerir þær hentugri fyrir stórfelldar viðskiptalegar notkunar. Ekki er hægt að vanmeta mikilvægi perovskít sólarsella. Þær munu veita betri orkuframleiðslugetu fyrir mun lægra verð en núverandi kísil-byggðar sólarsellur á markaðnum. Rannsóknin hefur sýnt fram á að blanda perovskíti við sjaldgæfar jarðmálmajónir bætir eiginleika þess, sem leiðir til aukinnar skilvirkni og stöðugleika. Þetta þýðir að perovskít sólarsellur með bættri afköstum eru skrefi nær því að verða að veruleika.
Birtingartími: 4. júlí 2022 