સૌર કોષોની મર્યાદાઓને દૂર કરવા માટે દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોનો ઉપયોગ
પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલ વર્તમાન સોલાર સેલ ટેકનોલોજી કરતા ફાયદા ધરાવે છે. તેમાં વધુ કાર્યક્ષમ, હળવા અને અન્ય પ્રકારો કરતા ઓછા ખર્ચે કામ કરવાની ક્ષમતા છે. પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલમાં, પેરોવસ્કાઇટનું સ્તર આગળના ભાગમાં પારદર્શક ઇલેક્ટ્રોડ અને કોષના પાછળના ભાગમાં પ્રતિબિંબિત ઇલેક્ટ્રોડ વચ્ચે સેન્ડવીચ કરવામાં આવે છે. ઇલેક્ટ્રોડ પરિવહન અને છિદ્ર પરિવહન સ્તરો કેથોડ અને એનોડ ઇન્ટરફેસ વચ્ચે દાખલ કરવામાં આવે છે, જે ઇલેક્ટ્રોડ્સ પર ચાર્જ સંગ્રહને સરળ બનાવે છે. ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયરના મોર્ફોલોજી સ્ટ્રક્ચર અને લેયર સિક્વન્સના આધારે પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલના ચાર વર્ગીકરણ છે: રેગ્યુલર પ્લેનર, ઇન્વર્ટેડ પ્લેનર, રેગ્યુલર મેસોપોરસ અને ઇન્વર્ટેડ મેસોપોરસ સ્ટ્રક્ચર્સ. જોકે, આ ટેકનોલોજીમાં ઘણી ખામીઓ છે. પ્રકાશ, ભેજ અને ઓક્સિજન તેમના અધોગતિનું કારણ બની શકે છે, તેમનું શોષણ મેળ ખાતું નથી, અને તેમને બિન-રેડિએટિવ ચાર્જ પુનઃસંયોજનની સમસ્યા પણ છે. પેરોવસ્કાઇટ્સ પ્રવાહી ઇલેક્ટ્રોલાઇટ્સ દ્વારા કાટ લાગી શકે છે, જેના કારણે સ્થિરતા સમસ્યાઓ ઊભી થાય છે. તેમના વ્યવહારુ ઉપયોગોને સાકાર કરવા માટે, તેમની પાવર કન્વર્ઝન કાર્યક્ષમતા અને કાર્યકારી સ્થિરતામાં સુધારો કરવો આવશ્યક છે. જો કે, ટેકનોલોજીમાં તાજેતરની પ્રગતિને કારણે 25.5% કાર્યક્ષમતા સાથે પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલ બન્યા છે, જેનો અર્થ એ છે કે તેઓ પરંપરાગત સિલિકોન ફોટોવોલ્ટેઇક સોલાર સેલથી પાછળ નથી. આ માટે, પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલમાં ઉપયોગ માટે દુર્લભ-પૃથ્વી તત્વોનો અભ્યાસ કરવામાં આવ્યો છે. તેમની પાસે ફોટોફિઝિકલ ગુણધર્મો છે જે સમસ્યાઓને દૂર કરે છે. તેથી પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલમાં તેનો ઉપયોગ તેમના ગુણધર્મોમાં સુધારો કરશે, જે તેમને સ્વચ્છ ઉર્જા ઉકેલો માટે મોટા પાયે અમલીકરણ માટે વધુ વ્યવહારુ બનાવશે. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો પેરોવસ્કાઇટ સૌર કોષોને કેવી રીતે મદદ કરે છે દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોમાં ઘણા ફાયદાકારક ગુણધર્મો છે જેનો ઉપયોગ આ નવી પેઢીના સૌર કોષોના કાર્યને સુધારવા માટે થઈ શકે છે. સૌપ્રથમ, દુર્લભ-પૃથ્વી આયનોમાં ઓક્સિડેશન અને રિડક્શન પોટેન્શિયલ ઉલટાવી શકાય તેવા છે, જે લક્ષ્ય સામગ્રીના પોતાના ઓક્સિડેશન અને રિડક્શનને ઘટાડે છે. વધુમાં, પેરોવસ્કાઇટ્સ અને ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ મેટલ ઓક્સાઇડ બંને સાથે જોડીને આ તત્વોના ઉમેરા દ્વારા પાતળા-ફિલ્મ રચનાને નિયંત્રિત કરી શકાય છે. વધુમાં, તબક્કાની રચના અને ઓપ્ટોઇલેક્ટ્રોનિક ગુણધર્મોને સ્ફટિક જાળીમાં બદલીને ગોઠવી શકાય છે. અનાજની સીમાઓ પર અથવા સામગ્રીની સપાટી પર લક્ષ્ય સામગ્રીમાં તેમને એમ્બેડ કરીને ખામી નિષ્ક્રિયતા સફળતાપૂર્વક પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. વધુમાં, દુર્લભ-પૃથ્વી આયનોમાં અસંખ્ય ઊર્જાસભર સંક્રમણ ભ્રમણકક્ષાઓની હાજરીને કારણે ઇન્ફ્રારેડ અને અલ્ટ્રાવાયોલેટ ફોટોનને પેરોવસ્કાઇટ-પ્રતિભાવશીલ દૃશ્યમાન પ્રકાશમાં રૂપાંતરિત કરી શકાય છે. આના બે ફાયદા છે: તે ઉચ્ચ-તીવ્રતાવાળા પ્રકાશથી પેરોવસ્કાઇટ્સને નુકસાન થતું અટકાવે છે અને સામગ્રીની વર્ણપટ પ્રતિભાવ શ્રેણીને વિસ્તૃત કરે છે. દુર્લભ પૃથ્વી તત્વોનો ઉપયોગ પેરોવસ્કાઇટ સૌર કોષોની સ્થિરતા અને કાર્યક્ષમતામાં નોંધપાત્ર સુધારો કરે છે. પાતળી ફિલ્મોના આકારશાસ્ત્રમાં ફેરફાર અગાઉ ઉલ્લેખ કર્યો છે તેમ, દુર્લભ પૃથ્વી તત્વો ધાતુના ઓક્સાઇડથી બનેલા પાતળા ફિલ્મના આકારશાસ્ત્રમાં ફેરફાર કરી શકે છે. તે સારી રીતે દસ્તાવેજીકૃત છે કે અંતર્ગત ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયરનું આકારશાસ્ત્ર પેરોવસ્કાઇટ લેયરના આકારશાસ્ત્ર અને ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયર સાથેના તેના સંપર્કને પ્રભાવિત કરે છે. ઉદાહરણ તરીકે, રેર-અર્થ આયન સાથે ડોપિંગ SnO2 નેનોપાર્ટિકલ્સનું એકત્રીકરણ અટકાવે છે જે માળખાકીય ખામીઓનું કારણ બની શકે છે, અને મોટા NiOx સ્ફટિકોના નિર્માણને પણ ઘટાડે છે, જેનાથી સ્ફટિકોનો એકસમાન અને કોમ્પેક્ટ સ્તર બને છે. આમ, રેર-અર્થ ડોપિંગ દ્વારા ખામીઓ વિના આ પદાર્થોની પાતળા સ્તરની ફિલ્મો પ્રાપ્ત કરી શકાય છે. વધુમાં, મેસોપોરસ માળખું ધરાવતા પેરોવસ્કાઇટ કોષોમાં સ્કેફોલ્ડ સ્તર સૌર કોષોમાં પેરોવસ્કાઇટ અને ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ સ્તરો વચ્ચેના સંપર્કમાં મહત્વપૂર્ણ ભૂમિકા ભજવે છે. આ રચનાઓમાં રહેલા નેનોપાર્ટિકલ્સ મોર્ફોલોજિકલ ખામીઓ અને અસંખ્ય અનાજની સીમાઓ પ્રદર્શિત કરી શકે છે. આનાથી પ્રતિકૂળ અને ગંભીર બિન-રેડિએટિવ ચાર્જ પુનઃસંયોજન થાય છે. છિદ્રો ભરવા પણ એક સમસ્યા છે. રેર-અર્થ આયનો સાથે ડોપિંગ સ્કેફોલ્ડ વૃદ્ધિને નિયંત્રિત કરે છે અને ખામીઓ ઘટાડે છે, સંરેખિત અને સમાન નેનોસ્ટ્રક્ચર્સ બનાવે છે. પેરોવસ્કાઇટ અને ચાર્જ ટ્રાન્સપોર્ટ લેયર્સના મોર્ફોલોજિકલ માળખામાં સુધારો કરીને, દુર્લભ પૃથ્વી આયનો પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલ્સની એકંદર કામગીરી અને સ્થિરતામાં સુધારો કરી શકે છે, જે તેમને મોટા પાયે વ્યાપારી એપ્લિકેશનો માટે વધુ યોગ્ય બનાવે છે. પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલનું મહત્વ ઓછું આંકી શકાય નહીં. તેઓ બજારમાં ઉપલબ્ધ સિલિકોન-આધારિત સોલાર સેલ કરતાં ઘણી ઓછી કિંમતે શ્રેષ્ઠ ઉર્જા ઉત્પાદન ક્ષમતા પ્રદાન કરશે. અભ્યાસમાં દર્શાવવામાં આવ્યું છે કે દુર્લભ-પૃથ્વી આયનો સાથે પેરોવસ્કાઇટનું ડોપિંગ તેના ગુણધર્મોને સુધારે છે, જેના કારણે કાર્યક્ષમતા અને સ્થિરતામાં સુધારો થાય છે. આનો અર્થ એ છે કે સુધારેલ પ્રદર્શન સાથે પેરોવસ્કાઇટ સોલાર સેલ વાસ્તવિકતા બનવાની એક ડગલું નજીક છે.
પોસ્ટ સમય: જુલાઈ-૦૪-૨૦૨૨ 