Հազվագյուտ Երկրի տարրերի օգտագործումը՝ արեգակնային մարտկոցների սահմանափակումները հաղթահարելու համար
Պերովսկիտային արևային մարտկոցներ Պերովսկիտային արևային մարտկոցները առավելություններ ունեն ժամանակակից արևային մարտկոցների տեխնոլոգիայի համեմատ։ Դրանք կարող են լինել ավելի արդյունավետ, թեթև են և ավելի էժան, քան մյուս տարբերակները։ Պերովսկիտային արևային մարտկոցում պերովսկիտի շերտը տեղադրված է առջևի մասում գտնվող թափանցիկ էլեկտրոդի և մարտկոցի հետևի մասում գտնվող անդրադարձնող էլեկտրոդի միջև։ Էլեկտրոդների և անոդների միջերեսների միջև տեղադրվում են էլեկտրոդների տեղափոխման և անցքերի տեղափոխման շերտեր, ինչը հեշտացնում է լիցքի հավաքումը էլեկտրոդներում։ Պերովսկիտային արեգակնային մարտկոցները բաժանվում են չորս դասակարգման՝ կախված լիցքի փոխադրման շերտի ձևաբանական կառուցվածքից և շերտային հաջորդականությունից՝ կանոնավոր հարթ, շրջված հարթ, կանոնավոր մեզոփորոզ և շրջված մեզոփորոզ կառուցվածքներ։ Այնուամենայնիվ, տեխնոլոգիան ունի մի շարք թերություններ։ Լույսը, խոնավությունը և թթվածինը կարող են առաջացնել դրանց քայքայում, դրանց կլանումը կարող է անհամապատասխան լինել, և դրանք նաև խնդիրներ ունեն ոչ ճառագայթային լիցքի վերակոմբինացիայի հետ։ Պերովսկիտները կարող են կոռոզիայի ենթարկվել հեղուկ էլեկտրոլիտների կողմից, ինչը հանգեցնում է կայունության խնդիրների։ Դրանց գործնական կիրառությունները իրականացնելու համար անհրաժեշտ է կատարելագործել դրանց էներգիայի փոխակերպման արդյունավետությունը և շահագործման կայունությունը: Այնուամենայնիվ, տեխնոլոգիայի վերջին նվաճումները հանգեցրել են պերովսկիտային արևային մարտկոցների ստեղծմանը՝ 25.5% արդյունավետությամբ, ինչը նշանակում է, որ դրանք շատ չեն զիջում ավանդական սիլիցիումային ֆոտովոլտային արևային մարտկոցներին: Այս նպատակով, պերովսկիտային արևային մարտկոցներում կիրառման համար ուսումնասիրվել են հազվագյուտ հողային տարրեր։ Դրանք ունեն լուսաֆիզիկական հատկություններ, որոնք հաղթահարում են խնդիրները։ Հետևաբար, դրանց օգտագործումը պերովսկիտային արևային մարտկոցներում կբարելավի դրանց հատկությունները, դարձնելով դրանք ավելի կենսունակ մաքուր էներգիայի լուծումների լայնածավալ կիրառման համար։ Ինչպես են հազվագյուտ Երկրի տարրերը օգնում պերովսկիտային արևային մարտկոցներին Հազվագյուտ հողային տարրերն ունեն բազմաթիվ առավելություններ, որոնք կարող են օգտագործվել այս նոր սերնդի արևային մարտկոցների գործառույթը բարելավելու համար: Նախ, հազվագյուտ հողային իոնների օքսիդացման և վերականգնման պոտենցիալները շրջելի են, ինչը նվազեցնում է թիրախային նյութի սեփական օքսիդացումը և վերականգնումը: Բացի այդ, բարակ թաղանթի առաջացումը կարող է կարգավորվել այս տարրերի ավելացման միջոցով՝ դրանք միացնելով ինչպես պերովսկիտների, այնպես էլ լիցքի փոխադրման մետաղական օքսիդների հետ: Ավելին, փուլային կառուցվածքը և օպտոէլեկտրոնային հատկությունները կարող են կարգավորվել՝ դրանք բյուրեղային ցանցում փոխարինող կերպով ներկառուցելով։ Թերությունների պասիվացումը կարող է հաջողությամբ իրականացվել՝ դրանք թիրախային նյութի մեջ ներկառուցելով կամ հատիկների սահմաններում միջանկյալ կերպով, կամ նյութի մակերեսին։ Ավելին, ինֆրակարմիր և ուլտրամանուշակագույն ֆոտոնները կարող են վերածվել պերովսկիտին արձագանքող տեսանելի լույսի՝ հազվագյուտ հողային իոններում բազմաթիվ էներգետիկ անցումային ուղեծրերի առկայության շնորհիվ։ Սրա առավելությունները կրկնակի են. այն կանխում է պերովսկիտների վնասումը բարձր ինտենսիվության լույսից և ընդլայնում է նյութի սպեկտրալ արձագանքի տիրույթը: Հազվագյուտ հողային տարրերի օգտագործումը զգալիորեն բարելավում է պերովսկիտային արևային մարտկոցների կայունությունն ու արդյունավետությունը: Բարակ թաղանթների մորֆոլոգիաների փոփոխություն Ինչպես արդեն նշվել է, հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են փոփոխել մետաղական օքսիդներից կազմված բարակ թաղանթների ձևաբանությունը: Լավ փաստաթղթավորված է, որ հիմքում ընկած լիցքի փոխադրման շերտի ձևաբանությունը ազդում է պերովսկիտային շերտի ձևաբանության և դրա լիցքի փոխադրման շերտի հետ շփման վրա: Օրինակ՝ հազվագյուտ հողային իոններով խառնուրդը կանխում է SnO2 նանոմասնիկների ագրեգացիան, որը կարող է կառուցվածքային արատներ առաջացնել, ինչպես նաև մեղմացնում է NiOx-ի խոշոր բյուրեղների առաջացումը՝ ստեղծելով բյուրեղների միատարր և կոմպակտ շերտ։ Այսպիսով, հազվագյուտ հողային իոններով խառնուրդի միջոցով կարելի է ստանալ այս նյութերի բարակ շերտավոր թաղանթներ՝ առանց արատների։ Բացի այդ, պերովսկիտային բջիջներում մեզոփոսային կառուցվածք ունեցող կառուցվածքային կառուցվածքային շերտը կարևոր դեր է խաղում պերովսկիտի և լիցքի փոխադրման շերտերի միջև շփումներում արեգակնային բջիջներում: Այս կառուցվածքներում առկա նանոմասնիկները կարող են ցուցաբերել ձևաբանական թերություններ և բազմաթիվ հատիկային սահմաններ: Սա հանգեցնում է անբարենպաստ և լուրջ ոչ ճառագայթային լիցքերի վերակոմբինացիայի: Ծակոտիների լցումը նույնպես խնդիր է: Հազվագյուտ հողային իոններով դոպինգը կարգավորում է կառուցվածքի աճը և նվազեցնում է արատները՝ ստեղծելով հավասարեցված և միատարր նանոկառուցվածքներ: Պերովսկիտի և լիցքի փոխադրման շերտերի ձևաբանական կառուցվածքի բարելավումներ ապահովելով՝ հազվագյուտ հողային իոնները կարող են բարելավել պերովսկիտային արևային մարտկոցների ընդհանուր աշխատանքը և կայունությունը՝ դրանք դարձնելով ավելի հարմար լայնածավալ առևտրային կիրառությունների համար։ Պերովսկիտային արևային մարտկոցների կարևորությունը չի կարելի թերագնահատել։ Դրանք կապահովեն էներգիայի արտադրության գերազանց հզորություն՝ շուկայում առկա սիլիցիումային արևային մարտկոցների համեմատ շատ ավելի ցածր գնով։ Ուսումնասիրությունը ցույց է տվել, որ պերովսկիտի հարստացումը հազվագյուտ հողային իոններով բարելավում է դրա հատկությունները, ինչը հանգեցնում է արդյունավետության և կայունության բարելավման։ Սա նշանակում է, որ բարելավված կատարողականությամբ պերովսկիտային արևային մարտկոցները մեկ քայլով ավելի մոտ են իրականություն դառնալուն։
Հրապարակման ժամանակը. Հուլիս-04-2022 