Utilitzant elements de terra rara per superar les limitacions de les cèl·lules solars
Cèl·lules solars perovskites Les cèl·lules solars perovskites tenen avantatges respecte a la tecnologia de cèl·lules solars actuals. Tenen el potencial de ser més eficients, són lleugers i costen menys que altres variants. En una cèl·lula solar perovskita, la capa de perovskita s’entreban entre un elèctrode transparent a la part davantera i un elèctrode reflectant a la part posterior de la cèl·lula. Les capes de transport d’elèctrodes i transport de forats s’insereixen entre les interfícies càtodes i anodes, que faciliten la recollida de càrrega als elèctrodes. Hi ha quatre classificacions de cèl·lules solars perovskites basades en l’estructura de la morfologia i la seqüència de capes de la capa de transport de càrrega: pla pla plana, plana invertida, mesoporosa regular i mesoporosa invertida. Tot i això, existeixen diversos inconvenients amb la tecnologia. La llum, la humitat i l’oxigen poden induir la seva degradació, la seva absorció es pot desajustar i també tenen problemes amb la recombinació de càrrega no radiactiva. Els perovskites es poden corroir per electròlits líquids, provocant problemes d’estabilitat. Per adonar -se de les seves aplicacions pràctiques, cal millorar la seva eficiència de conversió i estabilitat operativa. No obstant això, els recents avenços en tecnologia han provocat cèl·lules solars perovskites amb una eficiència del 25,5%, cosa que significa que no estan gaire per darrere de les cèl·lules solars de silici convencionals. Amb aquesta finalitat, s'han explorat elements de la terra rara per a aplicacions en cèl·lules solars perovskites. Posseeixen propietats fotofísiques que superen els problemes. Per tant, utilitzar-les en cèl·lules solars perovskites millorarà les seves propietats, cosa que les farà més viables per a la implementació a gran escala per a solucions d’energia neta. Com els elements de terra rares ajuden a les cèl·lules solars perovskites Hi ha moltes propietats avantatjoses que tenen els elements de la Terra Rara que es poden utilitzar per millorar la funció d’aquesta nova generació de cèl·lules solars. En primer lloc, els potencials d’oxidació i reducció en ions de terres rares són reversibles, reduint l’oxidació i la reducció del material objectiu. A més, la formació de pel·lícules primes es pot regular mitjançant l'addició d'aquests elements, acoblant-los tant amb perovskites com amb els òxids metàl·lics de transport de càrrega. A més, l'estructura de fase i les propietats optoelectròniques es poden ajustar incrustant -les substitucionalment a la gelosia de cristall. La passivació de defectes es pot aconseguir amb èxit incrustant -los al material objectiu, ja sigui intersticialment als límits del gra o a la superfície del material. D'altra banda, els fotons infrarojos i ultraviolats es poden convertir en llum visible que respon perovskita a causa de la presència de nombroses òrbites de transició energètica en els ions de terres rares. Els avantatges d’això són dobles: evita que els perovskites es fan malbé per la llum d’alta intensitat i estén el rang de resposta espectral del material. L'ús d'elements de terra rara millora significativament l'estabilitat i l'eficiència de les cèl·lules solars perovskites. Modificació de morfologies de pel·lícules primes Com s'ha esmentat anteriorment, els elements de la Terra Rara poden modificar les morfologies de pel·lícules primes que consisteixen en òxids metàl·lics. Està ben documentat que la morfologia de la capa de transport de càrrega subjacent influeix en la morfologia de la capa perovskita i el seu contacte amb la capa de transport de càrrega. Per exemple, el dopatge amb ions de terra rara impedeix l’agregació de nanopartícules Sno2 que poden causar defectes estructurals i també mitiga la formació de cristalls grans de Niox, creant una capa uniforme i compacta de cristalls. Així, es poden aconseguir pel·lícules de capa fina d’aquestes substàncies sense defectes amb dopatge de terres rares. Addicionalment, la capa de bastides de les cèl·lules perovskites que tenen una estructura mesoporosa té un paper important en els contactes entre la perovskita i les capes de transport de càrrega a les cèl·lules solars. Les nanopartícules d’aquestes estructures poden mostrar defectes morfològics i nombrosos límits de gra. Això condueix a una recombinació de càrregues no radiactives adverses i greus. El farcit de porus també és un problema. El dopatge amb ions de terres rares regula el creixement de les bastides i redueix els defectes, creant nanoestructures alineades i uniformes. Al proporcionar millores per a l'estructura morfològica de les capes de transport perovskita i de càrrega, els ions de terra rara poden millorar el rendiment i l'estabilitat generals de les cèl·lules solars perovskites, cosa que les fa més adequades per a aplicacions comercials a gran escala. No es pot subratllar la importància de les cèl·lules solars perovskites. Proporcionaran una capacitat de generació d’energia superior per un cost molt inferior a les actuals cèl·lules solars basades en silici al mercat. L’estudi ha demostrat que el dopatge perovskita amb ions de terra rara millora les seves propietats, donant lloc a millores en l’eficiència i l’estabilitat. Això significa que les cèl·lules solars perovskites amb un rendiment millorat són un pas més a prop de convertir -se en realitat.
Posada hora: Jul-04-2022 