Một nhóm nghiên cứu của Hoa Kỳ đã chế tạo một mô-đun năng lượng mặt trời perovskite 15 cm2 có độ ổn định và hiệu quả được cải thiện nhờ lớp vận chuyển lỗ polymer được cho là giúp cải thiện độ ổn định và hiệu quả của tấm pin.
Một mô-đun nhỏ perovskite tại Cơ sở thử nghiệm ngoài trời tại NREL
Hình ảnh: NREL, Werner Slocum
Một nhóm nghiên cứu của Hoa Kỳ đã chế tạo một mô-đun năng lượng mặt trời perovskite mini dựa trên vật liệu lớp vận chuyển lỗ polymer đặc biệt được cho là giúp cải thiện độ ổn định và hiệu quả của tấm pin.
Tác giả liên hệ của nghiên cứu, Jinsong Huang, phát biểu với tạp chí pv rằng : "Tính ổn định của các mô-đun perovskite chưa được chứng minh là đáp ứng được yêu cầu về tuổi thọ 25 năm trong nhiều ứng dụng", đồng thời lưu ý rằng nhóm đã có thể chế tạo tấm pin sau khi xác định được cơ chế phân hủy perovskite do tia cực tím (UV) gây ra là một trong những nguyên nhân chính ảnh hưởng đến tính ổn định của mô-đun perovskite.
“Chúng tôi báo cáo cơ chế phân hủy của pin mặt trời perovskite có cấu trúc pin dưới ánh sáng mặt trời không được lọc và với đèn LED”, các nhà khoa học giải thích, đồng thời nói thêm rằng ban đầu họ phát hiện ra nguyên nhân gây ra sự phân hủy do ánh sáng UV trong quá trình thử nghiệm ngoài trời ở liên kết hóa học yếu giữa lớp perovskite, vật liệu vận chuyển lỗ (HTM) và lớp oxit dẫn điện trong suốt (TCO) ở cấp độ pin. “Điều này gây ra sự phân hủy của pin mặt trời perovskite dưới ánh sáng mặt trời với các thành phần UV mạnh”.
Để giảm thiểu tác động của sự thoái hóa này, các nhà khoa học đã nâng cấp các tế bào năng lượng mặt trời perovskite được sử dụng cho các mô-đun nhỏ bằng HTM lai dựa trên sự kết hợp của EtCz3EPA, một phân tử mới và poly[bis(4-phenyl)-(2,4,6-trimethylphenyl)-amine bathocuproine (PTAA:BCP).
Sự kết hợp này được cho là tạo ra lớp liên kết mạnh hơn tại giao diện của perovskite và chất nền trong quá trình thử nghiệm ngoài trời. "Chúng tôi đã tăng cường liên kết tại vùng perovskite/HTM/TCO thông qua nhóm axit phosphonic liên kết với TCO và thông qua nhóm nitơ tương tác với chì trong perovskite", các học giả giải thích.
Các tế bào này dựa trên chất nền làm từ oxit thiếc indi (ITO), HTM mới, chất hấp thụ perovskite, lớp vận chuyển điện tử buckminsterfullerene (C60), bathocuproine (BCP) và tiếp xúc kim loại đồng (Cu).
Mô-đun năng lượng mặt trời perovskite 15 cm2 được chế tạo với cấu hình ô này có thể đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng trên 16% và duy trì mức hiệu suất này trong khoảng 29 tuần thử nghiệm ngoài trời. Kết quả đã được xác nhận độc lập tại máy gia tốc Perovskite PV Accelerator for Commercializing Technologies (PACT) của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ.
Các nhà nghiên cứu cho biết: “Biểu diễn thực tế là bước quan trọng hướng tới thương mại hóa và chúng tôi hy vọng rằng bằng cách cung cấp những khả năng này cho PACT, các nhà nghiên cứu và công ty có thể tận dụng dữ liệu này để cải thiện độ tin cậy”.
Công trình của họ được mô tả trong bài báo “Strong-bonding hole-transport layers reduce ultraviolet degradation of perovskite solar cells,” được công bố trên tạp chí Science. Nhóm nghiên cứu có các thành viên từ Đại học North Carolina, Trường Mỏ Colorado, Phòng thí nghiệm Năng lượng Tái tạo Quốc gia (NREL), Đại học Toledo và Đại học California San Diego.
“Nghiên cứu này là sự hợp tác thực sự giữa các nhà hóa học tổng hợp hữu cơ và các kỹ sư thiết bị pin mặt trời cùng nhau giải quyết các vấn đề lớn. Hơn nữa, hóa học để chuẩn bị phân tử quan tâm trong nghiên cứu này tương đối đơn giản và chỉ là phần nổi của tảng băng chìm”, Alan Sellinger, giáo sư tại Trường Mỏ Colorado, phát biểu trong một thông cáo báo chí. Xem xét các dự án nghiên cứu sắp tới, Huang cho biết nhóm sẽ tiếp tục “hiểu các cơ chế phân hủy và tìm ra phương pháp khắc phục chúng”.
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
