שימוש באלמנטים אדמה נדירים כדי להתגבר על מגבלות של תאים סולאריים
לתאים סולאריים של perovskite יש יתרונות על פני טכנולוגיית תאים סולאריים נוכחיים. יש להם פוטנציאל להיות יעיל יותר, הם קלים ועולים פחות מגרסאות אחרות. בתא סולארי perovskite, שכבת הפרובסקייט דחופה בין אלקטרודה שקופה מקדימה לבין אלקטרודה רפלקטיבית בחלק האחורי של התא. הובלת אלקטרודות ושכבות הובלת חור מוכנסות בין ממשקי קתודה לאנודה, המאפשרת איסוף מטען באלקטרודות. ישנן ארבעה סיווגים של תאים סולאריים perovskite המבוססים על מבנה מורפולוגיה ורצף שכבה של שכבת הובלת המטען: מישורי רגיל, מישוריים הפוכים, מבנים מזופוריים רגילים ומזופוריים הפוכים. עם זאת, קיימים מספר חסרונות עם הטכנולוגיה. אור, לחות וחמצן יכולים לגרום להשפלתם, ניתן לא להתאמה על השפלתם, ויש להם גם בעיות עם רקומבינציה של מטען שאינו מגוון. ניתן לשחרר את הפרובסקיטים על ידי אלקטרוליטים נוזליים, מה שמוביל לבעיות יציבות. כדי לממש את היישומים המעשיים שלהם, יש לבצע שיפורים ביעילות המרת הכוח שלהם ויציבות תפעולית. עם זאת, ההתקדמות האחרונה בטכנולוגיה הובילה לתאים סולאריים perovskite עם יעילות של 25.5%, מה שאומר שהם לא נמצאים הרבה מאחורי תאי סולאריים פוטו -וולטאיים של סיליקון קונבנציונאלי. לשם כך נבדקו אלמנטים אדמה נדירים ליישומים בתאים סולאריים perovskite. הם בעלי תכונות פוטופיזיות המתגברות על הבעיות. השימוש בהם בתאים סולאריים perovskite ישפר אפוא את תכונותיהם, מה שהופך אותם ליותר קיימא ליישום בקנה מידה גדול לפתרונות אנרגיה נקיים. כיצד יסודות אדמה נדירים מסייעים לתאים סולאריים perovskite ישנם תכונות מועילות רבות שיש לאלמנטים אדמה נדירים שניתן להשתמש בהם כדי לשפר את התפקוד של דור חדש זה של תאים סולאריים. ראשית, פוטנציאל החמצון וההפחתה ביוני אדמה נדירים הם הפיכים, ומפחיתים את החמצון וההפחתה של חומר היעד עצמו. בנוסף, ניתן להסדיר את היווצרות הסרט הדק על ידי הוספת אלמנטים אלה על ידי חיבורם לשני פרובסקים וגם תחמוצות מתכתיות בהובלת מטען. יתר על כן, ניתן להתאים מבנה פאזה ותכונות אופטו -אלקטרוניות על ידי הטמעתם מבחינה החלפתית בסריג הגביש. ניתן להשיג בהצלחה את פסיבציה של פגמים על ידי הטמעתם בחומר המטרה באופן ביניים בגבולות התבואה או על פני החומר. יתרה מזאת, פוטונים אינפרא אדום ואולטרה סגול ניתן להמיר לאור גלוי לתגובה perovskite כתוצאה מנוכחות מסלולי מעבר אנרגטיים רבים ביוני האדמה הנדירים. היתרונות של זה הם כפולים: זה נמנע מהפרובסקים שנפגעו באור בעצימות גבוהה ומרחיב את טווח התגובה הספקטרלית של החומר. השימוש באלמנטים אדמה נדירים משפר משמעותית את היציבות והיעילות של תאים סולאריים perovskite. שינוי מורפולוגיות של סרטים דקים כאמור, אלמנטים אדמה נדירים יכולים לשנות את המורפולוגיות של סרטים דקים המורכבים מתחמוצות מתכת. מתועד היטב כי המורפולוגיה של שכבת הובלת המטען הבסיסית משפיעה על המורפולוגיה של שכבת הפרובסקייט ועל מגעה עם שכבת הובלת המטען. לדוגמה, סמים עם יוני אדמה נדירים מונע הצטברות של חלקיקים של SNO2 העלולים לגרום למומים מבניים, וגם מקטין את היווצרותם של גבישים גדולים של NIOX, ויוצרים שכבה אחידה וקומפקטית של גבישים. לפיכך, ניתן להשיג סרטי שכבה דקים של חומרים אלה ללא פגמים באמצעות סמים אדמה נדירה. בנוסף, שכבת הפיגום בתאי perovskite בעלי מבנה מזופורי ממלאת תפקיד חשוב במגעים בין שכבות ההובלה של Perovskite ושכבות הובלה בתאים הסולאריים. חלקיקי הננו במבנים אלה יכולים להציג פגמים מורפולוגיים וגבולות תבואה רבים. זה מוביל לשילוב מחדש של השלכות שליליות וחמורה שאינו משרש. מילוי נקבוביות הוא גם בעיה. סמים עם יוני אדמה נדירים מווסת את צמיחת הפיגומים ומפחית פגמים, ויוצר מבנים ננו-מיושרים ואחידים. על ידי מתן שיפורים למבנה המורפולוגי של שכבות הובלת פרובסקייט ומטען, יוני אדמה נדירים יכולים לשפר את הביצועים והיציבות הכוללת של תאים סולאריים perovskite, מה שהופך אותם למתאימים יותר ליישומים מסחריים רחבי היקף. לא ניתן להעריך את חשיבותם של תאים סולאריים perovskite. הם יספקו יכולת ייצור אנרגיה מעולה בעלות נמוכה בהרבה מתאי סולאריים מבוססי סיליקון בשוק. המחקר הוכיח כי סמים פרובסקייט עם יוני אדמה נדירים משפר את תכונותיו, מה שמוביל לשיפור היעילות והיציבות. המשמעות היא שתאים סולאריים של פרובסקייט עם ביצועים משופרים הם צעד אחד קרוב יותר להפוך למציאות.
זמן ההודעה: Jul-04-2022 