En utilisant des éléments de la terre rare pour surmonter les limites des cellules solaires
Cellules solaires de pérovskite Les cellules solaires de la pérovskite présentent des avantages par rapport à la technologie actuelle des cellules solaires. Ils ont le potentiel d'être plus efficaces, sont légers et coûtent moins cher que les autres variantes. Dans une cellule solaire de pérovskite, la couche de pérovskite est sandwich entre une électrode transparente à l'avant et une électrode réfléchissante à l'arrière de la cellule. Les couches de transport d'électrodes et de transport des trous sont insérées entre les interfaces cathode et anode, ce qui facilite la collecte de charges aux électrodes. Il existe quatre classifications de cellules solaires de pérovskite basées sur la structure de la morphologie et la séquence de couche de la couche de transport de charge: structures mésoporeuses planaires, planaires inversées, mésoporeux et inversés réguliers. Cependant, plusieurs inconvénients existent avec la technologie. La lumière, l'humidité et l'oxygène peuvent induire leur dégradation, leur absorption peut être incompatible et ils ont également des problèmes avec la recombinaison des charges non radiatives. Les pérovskites peuvent être corrodés par des électrolytes liquides, conduisant à des problèmes de stabilité. Pour réaliser leurs applications pratiques, des améliorations doivent être apportées dans leur efficacité de conversion de puissance et leur stabilité opérationnelle. Cependant, les progrès de la technologie récents ont conduit à des cellules solaires de pérovskite avec une efficacité de 25,5%, ce qui signifie qu'elles ne sont pas loin derrière les cellules solaires conventionnelles du silicium photovoltaïque. À cette fin, des éléments de la terre rare ont été explorés pour des applications dans les cellules solaires de la pérovskite. Ils possèdent des propriétés photophysiques qui surmontent les problèmes. Les utiliser dans des cellules solaires de pérovskite améliorera donc leurs propriétés, ce qui les rend plus viables pour une mise en œuvre à grande échelle pour les solutions d'énergie propre. Comment les éléments de terres rares aident les cellules solaires de la pérovskite Il existe de nombreuses propriétés avantageuses que possèdent des éléments de terres rares qui peuvent être utilisées pour améliorer la fonction de cette nouvelle génération de cellules solaires. Premièrement, les potentiels d'oxydation et de réduction des ions de la Terre rare sont réversibles, ce qui réduit l'oxydation et la réduction du matériau cible. De plus, la formation de couches minces peut être régulée par l'ajout de ces éléments en les couplant avec des pérovskites et des oxydes de métal de transport de charge. De plus, la structure de phase et les propriétés optoélectroniques peuvent être ajustées en les incorporant substitutionnellement dans le réseau cristallin. La passivation des défauts peut être réalisée avec succès en les intégrant dans le matériau cible soit interstitiel aux fruits du grain ou à la surface du matériau. De plus, les photons infrarouges et ultraviolets peuvent être convertis en lumière visible sensible à la pérovskite en raison de la présence de nombreuses orbites de transition énergétiques dans les ions rare-terre. Les avantages de cela sont doubles: il évite que les pérovskites soient endommagés par la lumière de haute intensité et étend la plage de réponse spectrale du matériau. L'utilisation d'éléments de terres rares améliore considérablement la stabilité et l'efficacité des cellules solaires de pérovskite. Modification des morphologies de films minces Comme mentionné précédemment, les éléments de terres rares peuvent modifier les morphologies des films minces constitués d'oxydes métalliques. Il est bien documenté que la morphologie de la couche de transport de charge sous-jacente influence la morphologie de la couche de pérovskite et son contact avec la couche de transport de charge. Par exemple, le dopage avec des ions rare-terre empêche l'agrégation de nanoparticules SNO2 qui peuvent provoquer des défauts structurels, et atténue également la formation de grands cristaux de Niox, créant une couche uniforme et compacte de cristaux. Ainsi, des films de couche mince de ces substances sans défauts peuvent être atteints avec le dopage de la terre rare. De plus, la couche d'échafaudage dans les cellules de pérovskite qui ont une structure mésoporeuse joue un rôle important dans les contacts entre la pérovskite et les couches de transport de charge dans les cellules solaires. Les nanoparticules de ces structures peuvent présenter des défauts morphologiques et de nombreuses joints de grains. Cela conduit à une recombinaison défavorable et grave des charges non radiatives. Le remplissage des pores est également un problème. Le dopage avec des ions rare-terrains régule la croissance des échafaudages et réduit les défauts, créant des nanostructures alignées et uniformes. En fournissant des améliorations pour la structure morphologique de la pérovskite et des couches de transport de charge, les ions de terres rares peuvent améliorer les performances globales et la stabilité des cellules solaires de la pérovskite, ce qui les rend plus adaptés aux applications commerciales à grande échelle. L'importance des cellules solaires de pérovskite ne peut pas être sous-estimée. Ils fourniront une capacité de production d'énergie supérieure à un coût beaucoup plus faible que les cellules solaires actuelles à base de silicium sur le marché. L'étude a démontré que le dopage de la pérovskite avec des ions rare-terrasse améliore ses propriétés, conduisant à des améliorations de l'efficacité et de la stabilité. Cela signifie que les cellules solaires de la pérovskite avec des performances améliorées sont un pas de plus pour devenir une réalité.
Heure du poste: juil-04-2022 