Bước nhảy vọt cho pin mặt trời perovskite hiệu suất cao ổn định
Các tế bào năng lượng mặt trời được sản xuất từ vật liệu được gọi là “perovskites” đang bắt kịp với hiệu quả của các tế bào năng lượng mặt trời dựa trên silicon truyền thống. Ảnh: Anna Nilsen
Pin mặt trời được sản xuất từ vật liệu được gọi là "perovskites" đang bắt kịp với hiệu quả của pin mặt trời dựa trên silicon truyền thống. Đồng thời, chúng có ưu điểm là chi phí thấp và thời gian thu hồi năng lượng ngắn. Tuy nhiên, những tế bào năng lượng mặt trời như vậy có vấn đề về độ ổn định - điều mà các nhà nghiên cứu tại Đại học Linköping, cùng với các cộng tác viên quốc tế, hiện đã tìm cách giải quyết. Kết quả được công bố trên tạp chí Science là một bước tiến quan trọng trong công cuộc tìm kiếm pin mặt trời thế hệ tiếp theo.
Feng Gao, giáo sư tại Khoa Vật lý, Hóa học và Sinh học (IFM) tại Đại học Linköping cho biết: "Kết quả của chúng tôi mở ra những khả năng mới để phát triển các tế bào năng lượng mặt trời hiệu quả và ổn định. Hơn nữa, chúng cung cấp những hiểu biết mới về cách pha tạp chất bán dẫn hữu cơ" .
Perovskites là vật liệu kết tinh có tiềm năng to lớn góp phần giải quyết tình trạng thiếu hụt năng lượng trên thế giới. Chúng rẻ để sản xuất, hiệu quả cao và trọng lượng thấp. Tuy nhiên, pin mặt trời perovskite có thể xuống cấp nhanh chóng và không thể chế tạo pin mặt trời hiệu suất cao dựa trên perovskite với độ ổn định cần thiết.
Tiankai Zhang, một postdoc tại IFM và là một trong những các tác giả chính của bài báo đăng trên Science.
Khi năng lượng mặt trời được chuyển đổi thành điện năng trong pin mặt trời dựa trên perovskite, thường cần một hoặc nhiều lớp vận chuyển điện tích. Chúng nằm ngay bên cạnh lớp perovskite trong pin mặt trời. Các lớp vận chuyển điện tích hữu cơ thường cần các phân tử phụ trợ để hoạt động như dự định. Vật liệu được mô tả là bị "pha tạp chất".
Một lớp vận chuyển pha tạp được gọi là Spiro-OMeTAD là điểm chuẩn trong pin mặt trời perovskite và mang lại hiệu suất chuyển đổi năng lượng kỷ lục. Nhưng phương pháp hiện tại được sử dụng để pha tạp Spiro-OMeTAD là chậm và gây ra vấn đề ổn định của pin mặt trời perovskite.
Tiankai Zhang cho biết: “Hiện chúng tôi đã cố gắng loại bỏ sự đánh đổi cản trở sự phát triển bằng cách sử dụng chiến lược doping mới cho Spiro-OMeTAD. Điều này giúp chúng tôi có được hiệu quả cao và ổn định”.
Một tác giả chính khác của bài báo, Feng Wang, là một giảng viên cơ sở tại IFM. Ông chỉ ra rằng pin mặt trời dựa trên perovskite có thể được sử dụng theo nhiều cách và có nhiều lĩnh vực ứng dụng.
"Một lợi thế của việc sử dụng perovskite là các tế bào năng lượng mặt trời được làm mỏng, có nghĩa là chúng nhẹ và linh hoạt. Chúng cũng có thể bán trong suốt. Ví dụ, có thể áp dụng các tế bào năng lượng mặt trời dựa trên perovskite lên các cửa sổ lớn hoặc mặt tiền của tòa nhà. Các tế bào năng lượng mặt trời làm từ silicon quá nặng để được sử dụng theo cách này ", Feng Wang nói.
