सौर कोशिकाओं की सीमाओं पर काबू पाने के लिए दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों का उपयोग
पेरोवस्काइट सौर सेल वर्तमान सौर सेल प्रौद्योगिकी की तुलना में अधिक लाभप्रद हैं। वे अन्य प्रकारों की तुलना में अधिक कुशल, हल्के और कम लागत वाले होने की क्षमता रखते हैं। पेरोवस्काइट सौर सेल में, पेरोवस्काइट की परत सेल के सामने एक पारदर्शी इलेक्ट्रोड और पीछे एक परावर्तक इलेक्ट्रोड के बीच सैंडविच होती है। कैथोड और एनोड इंटरफेस के बीच इलेक्ट्रोड परिवहन और छिद्र परिवहन परतें डाली जाती हैं, जो इलेक्ट्रोड पर चार्ज संग्रहण को सुविधाजनक बनाती हैं। आवेश परिवहन परत की आकृति संरचना और परत अनुक्रम के आधार पर पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं के चार वर्गीकरण हैं: नियमित समतलीय, उलटा समतलीय, नियमित मेसोपोरस, और उलटा मेसोपोरस संरचनाएं। हालाँकि, इस तकनीक में कई कमियाँ हैं। प्रकाश, नमी और ऑक्सीजन के कारण उनका क्षरण हो सकता है, उनका अवशोषण बेमेल हो सकता है, और उनमें गैर-विकिरणीय चार्ज पुनर्संयोजन के साथ भी समस्याएँ हैं। पेरोव्स्काइट्स को तरल इलेक्ट्रोलाइट्स द्वारा संक्षारित किया जा सकता है, जिससे स्थिरता संबंधी समस्याएँ पैदा हो सकती हैं। उनके व्यावहारिक अनुप्रयोगों को साकार करने के लिए, उनकी बिजली रूपांतरण दक्षता और परिचालन स्थिरता में सुधार किया जाना चाहिए। हालाँकि, प्रौद्योगिकी में हाल की प्रगति ने 25.5% दक्षता वाले पेरोव्स्काइट सौर सेल को जन्म दिया है, जिसका अर्थ है कि वे पारंपरिक सिलिकॉन फोटोवोल्टिक सौर सेल से बहुत पीछे नहीं हैं। इस उद्देश्य के लिए, पेरोवस्काइट सौर कोशिकाओं में अनुप्रयोगों के लिए दुर्लभ-पृथ्वी तत्वों की खोज की गई है। उनमें फोटोफिजिकल गुण होते हैं जो समस्याओं को दूर करते हैं। इसलिए पेरोवस्काइट सौर कोशिकाओं में उनका उपयोग करने से उनके गुणों में सुधार होगा, जिससे वे स्वच्छ ऊर्जा समाधानों के लिए बड़े पैमाने पर कार्यान्वयन के लिए अधिक व्यवहार्य बनेंगे। दुर्लभ मृदा तत्व पेरोवस्काइट सौर सेल की सहायता कैसे करते हैं दुर्लभ पृथ्वी तत्वों में कई लाभकारी गुण होते हैं जिनका उपयोग सौर कोशिकाओं की इस नई पीढ़ी के कार्य को बेहतर बनाने के लिए किया जा सकता है। सबसे पहले, दुर्लभ-पृथ्वी आयनों में ऑक्सीकरण और कमी क्षमता प्रतिवर्ती होती है, जिससे लक्ष्य सामग्री के स्वयं के ऑक्सीकरण और कमी को कम किया जा सकता है। इसके अतिरिक्त, इन तत्वों को पेरोव्स्काइट्स और चार्ज ट्रांसपोर्ट मेटल ऑक्साइड दोनों के साथ जोड़कर पतली फिल्म के निर्माण को नियंत्रित किया जा सकता है। इसके अलावा, चरण संरचना और ऑप्टोइलेक्ट्रॉनिक गुणों को क्रिस्टल जाली में प्रतिस्थापन रूप से एम्बेड करके समायोजित किया जा सकता है। दोष निष्क्रियता को लक्ष्य सामग्री में या तो अनाज की सीमाओं पर या सामग्री की सतह पर एम्बेड करके सफलतापूर्वक प्राप्त किया जा सकता है। इसके अलावा, दुर्लभ-पृथ्वी आयनों में असंख्य ऊर्जावान संक्रमण कक्षाओं की उपस्थिति के कारण अवरक्त और पराबैंगनी फोटॉनों को पेरोवस्काइट-अनुक्रियाशील दृश्य प्रकाश में परिवर्तित किया जा सकता है। इसके दो फ़ायदे हैं: यह पेरोव्स्काइट को उच्च-तीव्रता वाले प्रकाश से क्षतिग्रस्त होने से बचाता है और सामग्री की वर्णक्रमीय प्रतिक्रिया सीमा को बढ़ाता है। दुर्लभ पृथ्वी तत्वों का उपयोग करने से पेरोव्स्काइट सौर कोशिकाओं की स्थिरता और दक्षता में उल्लेखनीय सुधार होता है। पतली फिल्मों की आकृति विज्ञान में संशोधन जैसा कि पहले बताया गया है, दुर्लभ मृदा तत्व धातु ऑक्साइड से बनी पतली फिल्मों की आकृति को बदल सकते हैं। यह अच्छी तरह से प्रलेखित है कि अंतर्निहित चार्ज ट्रांसपोर्ट परत की आकृति पेरोव्स्काइट परत की आकृति और चार्ज ट्रांसपोर्ट परत के साथ इसके संपर्क को प्रभावित करती है। उदाहरण के लिए, दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के साथ डोपिंग SnO2 नैनोकणों के एकत्रीकरण को रोकता है जो संरचनात्मक दोष पैदा कर सकते हैं, और बड़े NiOx क्रिस्टल के गठन को भी कम करता है, जिससे क्रिस्टल की एक समान और सघन परत बनती है। इस प्रकार, दुर्लभ-पृथ्वी डोपिंग के साथ दोषों के बिना इन पदार्थों की पतली परत वाली फिल्में प्राप्त की जा सकती हैं। इसके अतिरिक्त, मेसोपोरस संरचना वाले पेरोव्स्काइट कोशिकाओं में स्कैफोल्ड परत सौर कोशिकाओं में पेरोव्स्काइट और चार्ज ट्रांसपोर्ट परतों के बीच संपर्क में एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। इन संरचनाओं में नैनोकण रूपात्मक दोष और कई अनाज सीमाओं को प्रदर्शित कर सकते हैं। इससे प्रतिकूल और गंभीर गैर-विकिरणीय चार्ज पुनर्संयोजन होता है। छिद्रों का भरना भी एक समस्या है। दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के साथ डोपिंग स्कैफोल्ड विकास को नियंत्रित करता है और दोषों को कम करता है, संरेखित और समान नैनोस्ट्रक्चर बनाता है। पेरोवस्काइट और चार्ज ट्रांसपोर्ट परतों की रूपात्मक संरचना में सुधार प्रदान करके, दुर्लभ पृथ्वी आयन पेरोवस्काइट सौर कोशिकाओं के समग्र प्रदर्शन और स्थिरता में सुधार कर सकते हैं, जिससे वे बड़े पैमाने पर वाणिज्यिक अनुप्रयोगों के लिए अधिक उपयुक्त हो जाते हैं। पेरोवस्काइट सौर कोशिकाओं के महत्व को कम करके नहीं आंका जा सकता। वे बाजार में मौजूदा सिलिकॉन-आधारित सौर कोशिकाओं की तुलना में बहुत कम लागत पर बेहतर ऊर्जा उत्पादन क्षमता प्रदान करेंगे। अध्ययन ने प्रदर्शित किया है कि दुर्लभ-पृथ्वी आयनों के साथ पेरोवस्काइट को डोप करने से इसके गुणों में सुधार होता है, जिससे दक्षता और स्थिरता में सुधार होता है। इसका मतलब है कि बेहतर प्रदर्शन वाले पेरोवस्काइट सौर सेल वास्तविकता बनने के एक कदम करीब हैं।
पोस्ट करने का समय: जुलाई-04-2022 