Benotzung vu seltenen Äerdelementer fir d'Aschränkungen vu Solarzellen ze iwwerwannen
Perovskit-Solarzellen hunn Virdeeler géintiwwer der aktueller Solarzelltechnologie. Si hunn de Potenzial méi effizient ze sinn, si liicht an hunn manner Käschte wéi aner Varianten. An enger Perovskit-Solarzell ass d'Schicht vum Perovskit tëscht enger transparenter Elektrod un der viischter Säit an enger reflektiver Elektrod um Réck vun der Zell ageklemmt. Elektrodentransport- a Lächertransportschichten ginn tëscht de Kathod- an Anoden-Grenzflächen agebaut, wat d'Ladungssammlung un den Elektroden erliichtert. Et gëtt véier Klassifikatioune vu Perovskit-Solarzellen baséiert op der Morphologiestruktur an der Schichtsequenz vun der Ladungstransportschicht: reegelméisseg planar, invertéiert planar, reegelméisseg mesoporös an invertéiert mesoporös Strukturen. Wéi och ëmmer, et gëtt verschidde Nodeeler mat der Technologie. Liicht, Fiichtegkeet a Sauerstoff kënnen hiren Degradatioun verursaachen, hir Absorptioun kann net iwwereneestëmmen, a si hunn och Problemer mat net-radiativer Ladungsrekombinatioun. Perowskiten kënne vu flëssegen Elektrolyte korrodéiert ginn, wat zu Stabilitéitsproblemer féiert. Fir hir praktesch Uwendungen ëmzesetzen, mussen Verbesserungen an hirer Energiekonversiounseffizienz a Betribsstabilitéit gemaach ginn. Wéinst rezenten technologesche Fortschrëtter goufen awer Perovskit-Solarzellen mat engem Effizienz vun 25,5% gefouert, wat bedeit, datt se net wäit hannert konventionelle Silizium-Photovoltaik-Solarzellen leien. Zu dësem Zweck goufen selten Äerdmetaller fir Uwendungen a Perovskit-Solarzellen exploréiert. Si hunn photophysikalesch Eegeschaften, déi d'Problemer léisen. Hir Benotzung a Perovskit-Solarzellen wäert dofir hir Eegeschafte verbesseren, wouduerch se méi rentabel fir eng grouss Ëmsetzung vu propperen Energieléisungen sinn. Wéi rar Äerdelementer Perovskit-Solarzellen ënnerstëtzen Et gi vill virdeelhaft Eegeschafte vun de seltenen Äerdmetaller, déi benotzt kënne ginn, fir d'Funktioun vun dëser neier Generatioun vu Solarzellen ze verbesseren. Éischtens sinn d'Oxidatiouns- a Reduktiounspotenzialer an de seltenen Äerdmetallionen reversibel, wouduerch d'Oxidatioun a Reduktioun vum Zilmaterial selwer reduzéiert ginn. Zousätzlech kann d'Dënnschichtbildung duerch d'Zousätz vun dësen Elementer reguléiert ginn, andeems se souwuel mat Perowskiten wéi och mat Ladungstransportmetalloxiden gekoppelt ginn. Ausserdeem kënnen d'Phasenstruktur an d'optoelektronesch Eegeschafte ugepasst ginn, andeems se substitutiv an d'Kristallgitter agebett ginn. Defektpassivéierung kann erfollegräich erreecht ginn, andeems se entweder interstitiell un de Käregrenzen oder op der Uewerfläch vum Material an d'Zilmaterial agebett ginn. Ausserdeem kënnen Infrarout- an ultraviolett Photonen a perovskit-responsivt siichtbart Liicht ëmgewandelt ginn, wéinst der Präsenz vun ville energeteschen Iwwergangsorbiten an den Ionen vun de seltenen Äerdmetaller. D'Virdeeler dovunner sinn zwéifach: et verhënnert, datt d'Perowskiten duerch héichintensivt Liicht beschiedegt ginn, an et erweidert de spektrale Reaktiounsberäich vum Material. D'Benotzung vu seltenen Äerdelementer verbessert d'Stabilitéit an d'Effizienz vu Perowskit-Solarzellen däitlech. Modifikatioun vun der Morphologie vun Dënnschichten Wéi virdru scho gesot, kënnen selten Äerdmetaller d'Morphologie vun dënne Schichten, déi aus Metalloxiden bestinn, modifizéieren. Et ass gutt dokumentéiert, datt d'Morphologie vun der ënnerläitender Ladungstransportschicht d'Morphologie vun der Perowskitschicht an hire Kontakt mat der Ladungstransportschicht beaflosst. Zum Beispill verhënnert d'Dotierung mat Seelenäerd-Ionen d'Aggregatioun vu SnO2-Nanopartikelen, déi strukturell Defekter verursaache kënnen, an et reduzéiert och d'Bildung vu groussen NiOx-Kristaller, wouduerch eng eenheetlech a kompakt Kristallschicht entsteet. Sou kënnen dënn Schichten vun dëse Substanzen ouni Defekter mat der Dotierung vu Seelenäerd-Ionen erreecht ginn. Zousätzlech spillt d'Gerüstschicht a Perowskit-Zellen, déi eng mesoporös Struktur hunn, eng wichteg Roll am Kontakt tëscht dem Perowskit- an der Ladungstransportschicht an de Solarzellen. D'Nanopartikelen an dëse Strukturen kënne morphologesch Defekter a vill Kärengrenzen opweisen. Dëst féiert zu enger negativer a schwéierer net-radiativer Ladungsrekombinatioun. D'Porenfëllung ass och e Problem. D'Dotierung mat seltenen Äerdionen reguléiert de Wuesstum vum Gerüst a reduzéiert Defekter, wouduerch ausgeriicht an eenheetlech Nanostrukture geschaf ginn. Indem se Verbesserunge vun der morphologescher Struktur vu Perovskit- a Ladungstransportschichten ubidden, kënnen d'Ionen vun de seltenen Äerdmetaller d'Gesamtleistung a Stabilitéit vu Perovskit-Solarzellen verbesseren, wouduerch se méi gëeegent fir grouss kommerziell Uwendungen sinn. D'Wichtegkeet vu Perovskit-Solarzellen däerf net ënnerschat ginn. Si wäerten eng iwwerleeën Energieproduktiounskapazitéit zu engem vill méi niddrege Präis wéi déi aktuell Silizium-baséiert Solarzellen um Maart ubidden. D'Studie huet gewisen, datt d'Dotierung vu Perovskit mat seltenen Äerdionen seng Eegeschafte verbessert, wat zu Verbesserungen an der Effizienz a Stabilitéit féiert. Dëst bedeit, datt Perovskit-Solarzellen mat verbesserter Leeschtung ee Schrëtt méi no un der Realitéit sinn.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 04. Juli 2022 