Các kỹ sư loại bỏ độ lõm bề mặt để tạo ra pin mặt trời perovskite hiệu quả và ổn định hơn
của Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông
Đặc điểm hình học và sự điều chỉnh hóa học của các cấu trúc vi mô GSC tại giao diện vi mô CTL hạt perovskite. Nhà cung cấp: Năng lượng thiên nhiên (2024). DOI: 10.1038/s41560-024-01567-x
Một nhóm nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật của Đại học Khoa học và Công nghệ Hồng Kông (HKUST) đã chỉ ra sự tồn tại của bề mặt lõm trên từng hạt tinh thể, là khối xây dựng cơ bản của màng mỏng perovskite, đồng thời tiết lộ tác dụng đáng kể của chúng đối với màng. tính chất và độ tin cậy.
Dựa trên khám phá khoa học cơ bản này, nhóm nghiên cứu đã đi tiên phong trong phương pháp mới giúp tạo ra pin mặt trời perovskite hiệu quả và ổn định hơn thông qua quá trình loại bỏ hóa học các bề mặt lõm này.
Pin mặt trời Perovskite là công nghệ pin mặt trời xuất sắc đã chứng tỏ tiềm năng thay thế pin mặt trời silicon hiện có trong nhiều tình huống ứng dụng, chẳng hạn như điện lưới, năng lượng di động và quang điện không gian.
Chúng không chỉ đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) cao hơn so với pin silicon thương mại mà còn mang lại lợi thế về chi phí vật liệu thấp, sản xuất bền vững và tính linh hoạt cao về độ trong suốt và màu sắc.
Tuy nhiên, độ ổn định lâu dài của các thiết bị perovskite trong điều kiện ánh sáng, độ ẩm và cơ nhiệt vẫn là trở ngại trong quá trình thương mại hóa công nghệ năng lượng mặt trời đầy hứa hẹn này.
Để giải quyết vấn đề này, Giáo sư Chu Nguyên Nguyên, Phó Giáo sư Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học tại HKUST và nhóm nghiên cứu của ông đã tiến hành nghiên cứu từ góc độ độc đáo về cấu trúc vi mô của vật liệu. Họ phát hiện ra sự gia tăng các bề mặt lõm ở các hạt tinh thể của vật liệu perovskite.
Những chỗ lõm này được chứng minh là phá vỡ tính liên tục về cấu trúc ở giao diện màng perovskite, đóng vai trò là yếu tố cấu trúc vi mô ẩn hạn chế hiệu quả và tính ổn định của tế bào perovskite.
Sau đó, nhóm nghiên cứu đã thực hiện một bước cải tiến để loại bỏ các vết lõm trên bề mặt hạt bằng cách sử dụng phân tử chất hoạt động bề mặt, kali axit tridecafluorohexane-1-sulfonic, để điều khiển sự tiến hóa của chủng và khuếch tán ion trong quá trình hình thành màng perovskite.
Theo đó, tế bào perovskite cuối cùng của họ đã thể hiện sự cải thiện rõ rệt về khả năng duy trì hiệu quả trong các thử nghiệm chu kỳ nhiệt, nhiệt ẩm và theo dõi điểm công suất tối đa được tiêu chuẩn hóa.
Bài viết có tiêu đề "Loại bỏ độ lõm bề mặt hạt để cải thiện bề mặt tiếp xúc màng mỏng perovskite" hiện đã được đăng trên tạp chí Nature Energy. Công trình này là nỗ lực hợp tác giữa Đại học Baptist Hồng Kông và Đại học Yale.
"Cấu trúc và hình học của các hạt tinh thể riêng lẻ là nguồn gốc của hiệu suất của chất bán dẫn perovskite và pin mặt trời. Bằng cách tiết lộ các độ lõm bề mặt hạt, hiểu rõ tác dụng của chúng và tận dụng kỹ thuật hóa học để điều chỉnh hình học của chúng, chúng tôi đang tiên phong trong một cách mới để tạo ra perovskite pin mặt trời có hiệu quả và ổn định ở mức giới hạn”, giáo sư Chu, tác giả tương ứng của công trình này cho biết.
Ông nói thêm: "Chúng tôi rất bị thu hút bởi các bề mặt lõm của hạt perovskite khi chúng tôi sử dụng kính hiển vi lực nguyên tử để kiểm tra các chi tiết cấu trúc của màng perovskite. Những chỗ lõm này thường bị chôn vùi bên dưới đáy màng và dễ bị bỏ qua".
"Cấu trúc vi mô có tầm quan trọng sống còn đối với pin mặt trời perovskite và các thiết bị quang điện tử khác, và có thể phức tạp hơn các vật liệu thông thường do đặc tính lai hữu cơ-vô cơ của vật liệu perovskite.
Zhang Yalan, tiến sĩ cho biết: “Dưới sự hướng dẫn của Giáo sư Chu, chúng tôi có thể phát triển nhiều phương pháp tiếp cận khoa học dữ liệu và đặc tính mới khác nhau để hiểu rõ hơn về cấu trúc vi mô perovskite”. sinh viên trong nhóm nghiên cứu của GS. Chu và là đồng tác giả của công trình này.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
