Sử dụng các yếu tố đất hiếm để khắc phục các hạn chế của pin mặt trời
Perovskite Pin mặt trời có lợi thế so với công nghệ pin mặt trời hiện tại. Chúng có khả năng hiệu quả hơn, nhẹ và chi phí thấp hơn các biến thể khác. Trong pin mặt trời perovskite, lớp perovskite được kẹp giữa một điện cực trong suốt ở phía trước và một điện cực phản chiếu ở phía sau của tế bào. Các lớp vận chuyển điện cực và vận chuyển lỗ được chèn giữa các giao diện cực âm và cực dương, tạo điều kiện thu thập thu phí tại các điện cực. Có bốn phân loại pin mặt trời perovskite dựa trên cấu trúc hình thái và trình tự lớp của lớp vận chuyển điện tích: phẳng thường xuyên, mặt phẳng đảo ngược, cấu trúc trung mô thông thường và đảo ngược. Tuy nhiên, một số nhược điểm tồn tại với công nghệ. Ánh sáng, độ ẩm và oxy có thể gây ra sự xuống cấp của chúng, sự hấp thụ của chúng có thể không phù hợp và chúng cũng có vấn đề với tái tổ hợp điện tích không bức xạ. Perovskites có thể bị ăn mòn bởi các chất điện giải lỏng, dẫn đến các vấn đề ổn định. Để nhận ra các ứng dụng thực tế của họ, các cải tiến phải được thực hiện trong hiệu quả chuyển đổi sức mạnh và sự ổn định hoạt động của họ. Tuy nhiên, những tiến bộ gần đây trong công nghệ đã dẫn đến pin mặt trời perovskite với hiệu suất 25,5%, điều đó có nghĩa là chúng không vượt xa các pin mặt trời quang điện silicon thông thường. Cuối cùng, các yếu tố đất hiếm đã được khám phá cho các ứng dụng trong pin mặt trời perovskite. Họ sở hữu các đặc tính quang học khắc phục các vấn đề. Do đó, sử dụng chúng trong pin mặt trời perovskite sẽ cải thiện tính chất của chúng, làm cho chúng khả thi hơn để thực hiện quy mô lớn cho các giải pháp năng lượng sạch. Làm thế nào các yếu tố đất hiếm hỗ trợ pin mặt trời perovskite Có nhiều tính chất thuận lợi mà các yếu tố đất hiếm có có thể được sử dụng để cải thiện chức năng của thế hệ pin mặt trời mới này. Thứ nhất, tiềm năng oxy hóa và khử ở các ion đất hiếm có thể đảo ngược, làm giảm quá trình oxy hóa và khử của vật liệu mục tiêu. Ngoài ra, sự hình thành màng mỏng có thể được điều chỉnh bằng cách bổ sung các yếu tố này bằng cách ghép chúng với cả hai perovskites và điện tích vận chuyển oxit kim loại. Hơn nữa, cấu trúc pha và tính chất quang điện tử có thể được điều chỉnh bằng cách thay thế chúng nhúng chúng vào mạng tinh thể. Sự thụ động khiếm khuyết có thể đạt được thành công bằng cách nhúng chúng vào vật liệu mục tiêu hoặc xen kẽ vào ranh giới hạt hoặc trên bề mặt vật liệu. Hơn nữa, các photon hồng ngoại và tia cực tím có thể được chuyển đổi thành ánh sáng có thể nhìn thấy đáp ứng perovskite do sự hiện diện của nhiều quỹ đạo chuyển tiếp năng lượng trong các ion đất hiếm. Những lợi thế của điều này là gấp đôi: nó tránh được perovskites bị hư hại do ánh sáng cường độ cao và mở rộng phạm vi phản ứng quang phổ của vật liệu. Sử dụng các yếu tố đất hiếm giúp cải thiện đáng kể sự ổn định và hiệu quả của pin mặt trời perovskite. Sửa đổi hình thái của màng mỏng Như đã đề cập trước đây, các nguyên tố đất hiếm có thể sửa đổi hình thái của màng mỏng bao gồm các oxit kim loại. Nó được ghi chép rõ ràng rằng hình thái của lớp vận chuyển điện tích cơ bản ảnh hưởng đến hình thái của lớp perovskite và sự tiếp xúc của nó với lớp vận chuyển điện tích. Ví dụ, pha tạp với các ion đất hiếm ngăn chặn sự kết hợp của các hạt nano SNO2 có thể gây ra các khiếm khuyết cấu trúc, và cũng giảm thiểu sự hình thành các tinh thể Niox lớn, tạo ra một lớp tinh thể đồng nhất và nhỏ gọn. Do đó, màng lớp mỏng của các chất này mà không có khiếm khuyết có thể đạt được với doping đất hiếm. Ngoài ra, lớp giàn giáo trong các tế bào perovskite có cấu trúc trung mô đóng vai trò quan trọng trong các liên hệ giữa các lớp vận chuyển perovskite và điện tích trong pin mặt trời. Các hạt nano trong các cấu trúc này có thể hiển thị các khiếm khuyết hình thái và nhiều ranh giới hạt. Điều này dẫn đến tái tổ hợp phí bất lợi và nghiêm trọng. Làm đầy lỗ chân lông cũng là một vấn đề. Doping với các ion đất hiếm điều chỉnh sự tăng trưởng của giàn giáo và giảm các khuyết tật, tạo ra các cấu trúc nano phù hợp và đồng nhất. Bằng cách cung cấp các cải tiến cho cấu trúc hình thái của các lớp vận chuyển perovskite và điện tích, các ion đất hiếm có thể cải thiện hiệu suất và tính ổn định tổng thể của pin mặt trời perovskite, làm cho chúng phù hợp hơn với các ứng dụng thương mại quy mô lớn. Tầm quan trọng của pin mặt trời perovskite không thể được đánh giá thấp. Họ sẽ cung cấp công suất tạo năng lượng vượt trội với chi phí thấp hơn nhiều so với pin mặt trời dựa trên silicon hiện tại trên thị trường. Nghiên cứu đã chứng minh rằng perovskite doping với các ion đất hiếm giúp cải thiện các tính chất của nó, dẫn đến những cải thiện về hiệu quả và sự ổn định. Điều này có nghĩa là pin mặt trời perovskite với hiệu suất được cải thiện là một bước gần hơn để trở thành hiện thực.
Thời gian đăng: Tháng 7-04-2022 