Օգտագործելով հազվագյուտ երկրային տարրեր՝ արևային բջիջների սահմանափակումները հաղթահարելու համար
Պերովսկիտ արևային բջիջներ Perovskite արևային մարտկոցները առավելություններ ունեն արևային մարտկոցների ներկայիս տեխնոլոգիայի նկատմամբ: Նրանք ունեն ավելի արդյունավետ լինելու ներուժ, թեթև են և ավելի քիչ արժեն, քան մյուս տարբերակները: Պերովսկիտի արևային մարտկոցում պերովսկիտի շերտը խցկված է առջևի թափանցիկ էլեկտրոդի և բջջի հետևի ռեֆլեկտիվ էլեկտրոդի միջև: Էլեկտրոդների տեղափոխման և անցքերի տեղափոխման շերտերը տեղադրվում են կաթոդի և անոդի միջերեսների միջև, ինչը հեշտացնում է լիցքի հավաքումը էլեկտրոդների վրա: Գոյություն ունեն պերովսկիտային արևային բջիջների չորս դասակարգում, որոնք հիմնված են մորֆոլոգիական կառուցվածքի և լիցքի փոխադրման շերտի շերտերի հաջորդականության վրա՝ կանոնավոր հարթ, շրջված հարթ, կանոնավոր մեզոպորոզ և շրջված միջածակային կառուցվածքներ: Այնուամենայնիվ, տեխնոլոգիայի հետ կապված կան մի շարք թերություններ. Լույսը, խոնավությունը և թթվածինը կարող են առաջացնել դրանց քայքայումը, դրանց կլանումը կարող է չհամապատասխանել, և նրանք նաև խնդիրներ ունեն ոչ ճառագայթային լիցքի վերահամակցման հետ: Պերովսկիտները կարող են կոռոզիայի ենթարկվել հեղուկ էլեկտրոլիտներով, ինչը հանգեցնում է կայունության խնդիրների: Դրանց գործնական կիրառությունն իրականացնելու համար պետք է բարելավումներ կատարվեն էներգիայի փոխակերպման արդյունավետության և գործառնական կայունության մեջ: Այնուամենայնիվ, տեխնոլոգիայի վերջին զարգացումները հանգեցրել են պերովսկիտային արևային բջիջների 25,5% արդյունավետությամբ, ինչը նշանակում է, որ դրանք հետ չեն մնում սովորական սիլիկոնային ֆոտոգալվանային արևային մարտկոցներից: Այդ նպատակով հազվագյուտ հողային տարրեր են ուսումնասիրվել պերովսկիտային արևային բջիջներում կիրառման համար: Նրանք ունեն ֆոտոֆիզիկական հատկություններ, որոնք հաղթահարում են խնդիրները։ Դրանց օգտագործումը պերովսկիտային արևային մարտկոցներում, հետևաբար, կբարելավի դրանց հատկությունները՝ դրանք ավելի կենսունակ դարձնելով մաքուր էներգիայի լուծումների լայնածավալ ներդրման համար: Ինչպես են հազվագյուտ երկրային տարրերն օգնում պերովսկիտ արևային բջիջներին Կան շատ օգտակար հատկություններ, որոնք ունեն հազվագյուտ հողային տարրեր, որոնք կարող են օգտագործվել այս նոր սերնդի արևային բջիջների գործառույթը բարելավելու համար: Նախ, հազվագյուտ հողային իոններում օքսիդացման և վերականգնողական պոտենցիալները շրջելի են, ինչը նվազեցնում է թիրախային նյութի սեփական օքսիդացումը և նվազեցումը: Բացի այդ, բարակ թաղանթի ձևավորումը կարող է կարգավորվել այս տարրերի ավելացմամբ՝ դրանք զուգակցելով ինչպես պերովսկիտների, այնպես էլ լիցքափոխադրող մետաղական օքսիդների հետ: Ավելին, փուլային կառուցվածքը և օպտոէլեկտրոնային հատկությունները կարող են ճշգրտվել՝ դրանք փոխարինող կերպով ներդնելով բյուրեղային ցանցի մեջ: Արատների պասիվացումը կարող է հաջողությամբ հասնել թիրախային նյութի մեջ դրանք ներդնելով կա՛մ միջանկյալ հատիկի սահմաններում, կա՛մ նյութի մակերեսին: Ավելին, ինֆրակարմիր և ուլտրամանուշակագույն ֆոտոնները կարող են վերածվել պերովսկիտին արձագանքող տեսանելի լույսի՝ հազվագյուտ երկրային իոններում բազմաթիվ էներգետիկ անցումային ուղեծրերի առկայության պատճառով: Դրա առավելությունները երկուսն են. այն խուսափում է պերովսկիտների վնասվելուց բարձր ինտենսիվության լույսից և ընդլայնում է նյութի սպեկտրալ արձագանքման տիրույթը: Հազվագյուտ հողային տարրերի օգտագործումը զգալիորեն բարելավում է պերովսկիտ արևային բջիջների կայունությունն ու արդյունավետությունը: Բարակ թաղանթների մորֆոլոգիաների ձևափոխում Ինչպես նշվեց նախկինում, հազվագյուտ հողային տարրերը կարող են փոփոխել մետաղական օքսիդներից բաղկացած բարակ թաղանթների մորֆոլոգիան: Լավ փաստագրված է, որ հիմքում ընկած լիցքի տեղափոխման շերտի մորֆոլոգիան ազդում է պերովսկիտի շերտի մորֆոլոգիայի և լիցքի տեղափոխման շերտի հետ շփման վրա: Օրինակ, հազվագյուտ հողային իոնների հետ դոպինգը կանխում է SnO2 նանոմասնիկների կուտակումը, որը կարող է առաջացնել կառուցվածքային թերություններ, ինչպես նաև մեղմացնում է խոշոր NiOx բյուրեղների ձևավորումը՝ ստեղծելով բյուրեղների միատեսակ և կոմպակտ շերտ: Այսպիսով, այս նյութերի բարակ շերտով առանց թերությունների կարելի է հասնել հազվագյուտ հողային դոպինգի միջոցով: Բացի այդ, միջանցքային կառուցվածք ունեցող պերովսկիտային բջիջների փայտամած շերտը կարևոր դեր է խաղում արևային բջիջներում պերովսկիտի և լիցքափոխադրող շերտերի միջև շփումներում: Այս կառույցների նանոմասնիկները կարող են դրսևորել մորֆոլոգիական թերություններ և բազմաթիվ հատիկների սահմաններ: Սա հանգեցնում է անբարենպաստ և լուրջ ոչ ճառագայթային լիցքերի վերահամակցման: Խնդիր է նաև ծակոտիների լցոնումը։ Հազվագյուտ հողային իոններով դոպինգը կարգավորում է փայտամածի աճը և նվազեցնում թերությունները՝ ստեղծելով հավասարեցված և միատեսակ նանոկառուցվածքներ: Պերովսկիտի և լիցքի փոխադրման շերտերի մորֆոլոգիական կառուցվածքի բարելավումներով՝ հազվագյուտ հողային իոնները կարող են բարելավել պերովսկիտի արևային բջիջների ընդհանուր աշխատանքը և կայունությունը՝ դարձնելով դրանք ավելի հարմար լայնածավալ առևտրային կիրառությունների համար: Պերովսկիտի արևային բջիջների կարևորությունը չի կարելի թերագնահատել: Դրանք կապահովեն էներգիայի արտադրության բարձր հզորություն շատ ավելի ցածր գնով, քան շուկայում առկա սիլիկոնային հիմքով արևային մարտկոցները: Հետազոտությունը ցույց է տվել, որ հազվագյուտ հողային իոններով դոպինգ պերովսկիտը բարելավում է դրա հատկությունները, ինչը հանգեցնում է արդյունավետության և կայունության բարելավմանը: Սա նշանակում է, որ բարելավված կատարողականությամբ պերովսկիտ արևային մարտկոցները մեկ քայլ ավելի մոտ են իրականություն դառնալուն:
Հրապարակման ժամանակը՝ հուլիս-04-2022 