Các nhà khoa học nhận ra pin mặt trời hữu cơ diện tích lớn có chi phí thấp, linh hoạt và hiệu quả
Nhà cung cấp hình ảnh: Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju
Pin mặt trời hữu cơ (OSC), sử dụng các vật liệu hữu cơ để chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng, là một ứng cử viên hấp dẫn cho quang điện trong tương lai. Điều này là do một số tính năng mong muốn của chúng, chẳng hạn như trọng lượng nhẹ, tính linh hoạt, dễ uốn và quan trọng nhất là hiệu suất chuyển đổi điện năng cao (PCE). Những phẩm chất như vậy làm cho chúng trở nên lý tưởng cho một loạt các ứng dụng.
Tuy nhiên, mặc dù tiềm năng thương mại hóa lớn của họ, vẫn có một điểm khó khăn. Hầu hết các OSC được sản xuất bằng cách sử dụng một kỹ thuật gọi là "lớp phủ spin", cho phép tạo ra PCE cao nhưng lại làm cho khả năng mở rộng kém. Ngoài ra, các OSC với các điện cực linh hoạt sử dụng oxit thiếc indium (ITO), khiến chúng đắt tiền và quá mỏng manh để thực hiện các mô-đun diện tích lớn. Do đó, nếu lời hứa thương mại của các OSC được thực hiện, họ phải vượt qua sự phụ thuộc vào ITO.
Đây là nơi Tiến sĩ Hongkyu Kang và Giáo sư Kwanghee Lee từ Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju (GIST) ở Hàn Quốc đến. Trong bài báo của họ trong Vật liệu năng lượng nâng cao, họ đã đưa ra một phương pháp mới để tạo ra OSC bằng cách sử dụng oxit kẽm (ZnO) điều đó đã khắc phục được các vấn đề về chi phí và khả năng mở rộng mà không bao gồm PCE.
Đặc biệt, nghiên cứu này là kết quả của sự hợp tác giữa các trường đại học và công nghiệp, trong đó GIST lần đầu tiên phát triển công nghệ gốc tại Hàn Quốc và chuyển giao nó cho Công ty TNHH MSWAY, vốn đã hoàn toàn phụ thuộc vào nhập khẩu nước ngoài như trong nước. sản xuất điện cực dựa trên ITO là không thể thực hiện được. Với công nghệ mới, người ta kỳ vọng rằng một chuỗi giá trị sẽ được thiết lập để thương mại hóa các OSC với các công ty xây dựng và thiết bị, tăng cường giá trị của nghiên cứu chung giữa các trường đại học và công nghiệp.
Nhóm nghiên cứu đã sử dụng ZnO phún xạ và một lớp hạt nano ZnO thu được thông qua kỹ thuật "phủ phiến" để tạo ra một lớp kép đồng nhất trên một điện cực màng bạc siêu mỏng. "Điện cực màng bạc siêu mỏng với lớp kép ZnO có tính linh hoạt, khả năng thấm ướt và năng lượng bề mặt cao của ITO nhưng không giòn hoặc đắt tiền. Điều này giúp việc sử dụng ZnO để sản xuất pin mặt trời hữu cơ dễ dàng hơn và phát triển công nghệ in cho mặt trời diện tích lớn Tiến sĩ Kang nói.
OSCs dựa trên hai lớp ZnO mới đã chứng minh hiệu suất 7,67% cho diện tích mô-đun 528 cm2, khiến nó trở thành OSC diện tích lớn hiệu quả nhất khi so sánh với nghiên cứu trước đây. Điều này là do sự giảm "tái tổ hợp" các hạt mang điện tích trong OSCs bởi các hạt nano ZnO tinh thể, đến lượt nó, đã cải thiện điện áp mạch hở của chúng, tức là PCE.
Việc tạo ra các OSC không sử dụng ITO này với diện tích lớn và tính linh hoạt và hiệu quả tương tự như các OSC dựa trên ITO có thể là một yếu tố thay đổi cuộc chơi cho tương lai của công nghệ pin mặt trời. "Phương pháp của chúng tôi mở ra cánh cửa cho việc sử dụng thương mại các OSC này, chẳng hạn như tích hợp chúng vào các bức tường và cửa sổ xây dựng để hiện thực hóa các tòa nhà tự duy trì", GS Lee nói. Thật vậy, tính ưu việt của các OSCs diện tích lớn về tiềm năng thương mại và hiệu quả có thể mở ra một kỷ nguyên phát điện mới và giúp chúng ta trong cuộc chiến chống biến đổi khí hậu.
