Các nhà nghiên cứu cải thiện hiệu quả của pin mặt trời chi phí thấp

Các nhà nghiên cứu cải thiện hiệu quả của pin mặt trời chi phí thấp

    Các nhà nghiên cứu cải thiện hiệu quả của pin mặt trời chi phí thấp
    bởi Báo chí Giáo dục Đại học

    Sunny future for solar power: Efficiency of low-cost solar cells improved
    Sơ đồ cấu trúc của pin mặt trời ZnO / Se0.7Te0.3 được biểu đồ để hiển thị đường cong JV, hoặc mối quan hệ hiện tại-điện áp, cho thấy pin mặt trời ZnO / Se0.7Te0.3 đạt được hiệu suất vượt trội là 1,85%. Ảnh: Jiajia Zheng et al


    Với lượng khí thải carbon dioxide liên quan đến năng lượng toàn cầu đạt mức cao nhất mọi thời đại vào năm 2021, nhu cầu về năng lượng sạch đang trở nên cấp bách hơn bao giờ hết. Một trong những thay thế cho nhiên liệu hóa thạch là năng lượng mặt trời. Theo Chao Chen của Phòng thí nghiệm Quốc gia Vũ Hán về Quang điện tử (WNLO) và Trường Điện tử Quang học, pin mặt trời đã được phát triển với nhiều loại vật liệu khác nhau, nhưng selen (Se) là một lựa chọn đáng cân nhắc. Thông tin tại Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong, Trung Quốc.

    Tuy nhiên, hiệu quả của nó bị hạn chế bởi nhiệt độ nóng chảy thấp và dải rộng - phạm vi mà không có trạng thái điện tử nào có thể tồn tại. Giờ đây, Chen và các nhà nghiên cứu khác đã khắc phục những hạn chế này bằng cách hợp kim hóa selen với Tellurium (Te), làm cho pin mặt trời chứa selen trở thành một lựa chọn hấp dẫn hơn.

    Các nhà nghiên cứu đã công bố kết quả của họ trên tạp chí Frontiers of Optoelectronics.

    Theo các nhà nghiên cứu, dải băng tần tối ưu cho pin mặt trời một điểm nối là 1-1,5 eV, nhưng dải tần của Se là khoảng 1,8 eV, khiến nó rộng hơn mức lý tưởng để sử dụng trong pin mặt trời. Các nhà nghiên cứu đã có thể điều chỉnh pin mặt trời đến giới hạn Shockley-Queisser, đây là hiệu suất lý thuyết tối đa của pin mặt trời một điểm nối, bằng cách ghép nối selen với Tellurium.

    "Hợp kim [selen] với tellurium, có cấu trúc tinh thể giống nhau và [có] dải tần hẹp, có thể điều chỉnh dải tần và tăng điểm nóng chảy, do đó mở rộng phổ hấp thụ và cải thiện chất lượng của màng [pin mặt trời selen], "Chen, phó giáo sư tại Trường Thông tin Điện tử Quang học thuộc Đại học Khoa học và Công nghệ Huazhong, là tác giả tương ứng, cho biết. "Do đó, hợp kim Se1-xTex được kỳ vọng sẽ đạt được sự cải thiện về hiệu suất của pin mặt trời."

    Các nhà nghiên cứu cũng sử dụng oxit kẽm (ZnO) làm lớp vận chuyển điện tử trong quá trình chế tạo pin mặt trời vì sự liên kết vùng thích hợp và phản ứng nhẹ tại giao diện của oxit kẽm và selen / tellurium.

    Chen cho biết: “Kẽm oxit được chọn làm lớp vận chuyển điện tử, có thể phản ứng nhẹ với Se để tăng cường khả năng kết dính bề mặt và giảm các liên kết lơ lửng và do đó giảm các khuyết tật bề mặt.

    Chen nói rằng việc sử dụng oxit kẽm này là một trong những phần mới của nghiên cứu này, cùng với phân tích mà các nhà nghiên cứu đã tiến hành trên một số khía cạnh của pin mặt trời chứa selen.

    Chen cho biết: "Cơ chế tái kết hợp và loại khuyết tật của pin mặt trời hợp kim Se1-xTex được phân tích bằng các đặc tính của cường độ ánh sáng phụ thuộc vào điện áp, điện dung-điện áp và nhiệt độ, điều này sẽ giúp tối ưu hóa hơn nữa hệ thống hợp kim Se1-xTex" .

    Sau khi chế tạo pin mặt trời selen Tellurium mới với các lớp vận chuyển điện tử oxit kẽm, các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng vật liệu mới vẫn giữ được các đặc điểm tích cực đã biết trước đây là có hệ số hấp thụ lớn và rất quang dẫn đồng thời cải thiện hiệu suất.

    Chen cho biết: “Hiệu suất của pin mặt trời ZnO / Se0.7Te0.3 đã tăng hơn gấp đôi sau chín tháng trong không khí. "ZnO / Se0.7Te0.3 [được chứng minh là] mối nối ưu việt với khả năng kết hợp dải năng lượng và độ kết dính chặt chẽ, và sơ bộ đã đạt được hiệu suất 1,85%."

    Các nhà nghiên cứu hiện đang tìm cách cải thiện việc chế tạo pin mặt trời và sau đó là mở rộng quy mô công nghệ.

    "Bước tiếp theo sẽ là chuẩn bị màng hợp kim Se1-xTex chất lượng cao — loại bỏ các lỗ và khuyết tật trống, v.v. — và tối ưu hóa cấu trúc thiết bị — thêm lớp vận chuyển lỗ, v.v. — để cải thiện hơn nữa hiệu quả của Se1- pin mặt trời hợp kim xTex và đạt được sản xuất hàng loạt. "

    Zalo
    Hotline