Các nhà nghiên cứu phát triển pin mặt trời perovskite formamidinium-cesium có độ ổn định cao

Các nhà nghiên cứu phát triển pin mặt trời perovskite formamidinium-cesium có độ ổn định cao

    Các nhà nghiên cứu phát triển pin mặt trời perovskite formamidinium-cesium có độ ổn định cao

    Ammonium is the secret ingredient in stable, efficient & scalable perovskite solar cells

    Một loại pin mặt trời perovskite được sử dụng trong nghiên cứu này. Ảnh: Khoa học Exciton
    Một con đường mới để tạo ra quang điện perovskite bền, hiệu quả ở quy mô công nghiệp đã được chứng minh thông qua việc sử dụng hiệu quả chì axetat làm tiền chất đầu tiên trong việc tạo ra pin mặt trời perovskite formamidinium-cesium.

    Các thành viên của Exciton Science, có trụ sở tại Đại học Monash, đã có thể tạo ra pin mặt trời perovskite với hiệu suất 21%, kết quả tốt nhất từng được ghi nhận đối với một thiết bị làm từ nguồn chì không halogen.

    Một tấm pin mặt trời nguyên mẫu nhỏ có các tế bào này đạt hiệu suất 18,8%. Lớp perovskite diện tích lớn được chế tạo trong môi trường xung quanh và được tạo ra thông qua lớp phủ lưỡi dao một bước, thể hiện khả năng tồn tại tiềm năng của nó đối với sản xuất quy mô công nghiệp.

    Các thiết bị thử nghiệm cũng cho thấy sự ổn định nhiệt mạnh mẽ, tiếp tục hoạt động mà không bị giảm hiệu suất sau 3.300 giờ chạy ở 65°C.

    Tác giả đầu tiên Jie Zhao, một tiến sĩ. sinh viên tại Đại học Monash, cho biết: "Chúng tôi đã có thể sử dụng chì acetate trong quy trình kéo sợi một bước để có được màng mỏng perovskite formamidinium-cesium chất lượng cao, hoàn hảo.

    "Và bởi vì chúng tôi không cần chất chống dung môi, chúng tôi có thể thực hiện điều này thông qua các kỹ thuật quy mô lớn, chẳng hạn như lớp phủ lưỡi dao, có nghĩa là nó khả thi ở quy mô công nghiệp."

    Kết quả đã được công bố trên tạp chí Khoa học Năng lượng & Môi trường.

    Tác giả tương ứng và đồng nghiệp của Đại học Monash, Tiến sĩ Wenxin Mao cho biết: "Phần lớn nghiên cứu pin mặt trời perovskite sử dụng chì halogenua, đặc biệt là chì iốt.

    "Chì i-ốt cần phải tinh khiết 99,99% và rất tốn kém để tổng hợp các tế bào sử dụng chì i-ốt.

    "Chúng tôi là nhóm đầu tiên tạo ra pin mặt trời perovskite formamidinium-cesium có độ ổn định cao bằng cách sử dụng chì axetat thay vì chì iodua. Chúng tôi đã cung cấp cho toàn bộ cộng đồng nghiên cứu một cách thứ hai để tạo ra pin mặt trời perovskite chất lượng cao."

    Tìm hiểu thêm về perovskites: Lời hứa so với các vấn đề

    Pin mặt trời màng mỏng được làm từ perovskite có khả năng phá vỡ ngành năng lượng mặt trời nhờ chi phí sản xuất tương đối thấp, tính linh hoạt và khoảng cách dải có thể điều chỉnh được so với silicon. Tuy nhiên, các nhà nghiên cứu đang vật lộn để giải quyết các vấn đề về độ tin cậy và họ cũng cần tìm cách tạo ra các thiết bị ở quy mô thương mại khả thi.

    Perovskites là dung dịch được xử lý (làm ở dạng lỏng) sử dụng nhiều thành phần khác nhau. Hầu hết các phương pháp đều sử dụng chì halogenua và yêu cầu bao gồm các dung môi phân cực mạnh có điểm sôi cao và chất làm nguội chống dung môi để kiểm soát quá trình kết tinh perovskite. Cơ chế phức tạp này có thể dẫn đến các khiếm khuyết trong màng mỏng, khiến thiết bị thu được nhanh chóng mất hiệu quả. Nó cũng khó kiểm soát.

    Hợp chất hóa học chì axetat đã nổi lên như một tiền chất thay thế đầy hứa hẹn vì nó có thể tạo ra các màng mỏng siêu mịn với ít khuyết tật hơn. Cho đến nay, chì axetat chỉ được sử dụng để tạo ra perovskite dựa trên metylamoni hoặc cesium, tương đối không ổn định và không phù hợp cho các ứng dụng trong thế giới thực.

    Một ứng cử viên sáng giá hơn cho mục đích thương mại có thể được tìm thấy trong perovskite được tạo ra bằng formamidinium và cesium, nhờ tính ổn định vượt trội của chúng. Những nỗ lực trước đây để tổng hợp chúng bằng cách sử dụng chì axetat làm tiền chất đã thất bại. Để điều tra và giải quyết vấn đề này, các nhà nghiên cứu cùng với các cộng tác viên của họ tại Đại học Công nghệ Vũ Hán ở Trung Quốc đã kiểm tra các cơ chế phân tử cơ bản.

    Thông qua phương pháp nhiễu xạ tia X và quang phổ cộng hưởng từ hạt nhân, họ đã xác định được nhu cầu sử dụng amoni làm cation dễ bay hơi (ion tích điện dương) ở giai đoạn quan trọng.

    Tiến sĩ Sebastian Fürer, tác giả đóng góp cho biết, "Sự hiện diện của amoni giúp loại bỏ axetat còn sót lại trong quá trình ủ mà không tạo thành các sản phẩm phụ không mong muốn."

    Các nhà nghiên cứu hy vọng công việc của họ về hóa học cơ bản chi phối hành vi của tiền chất có thể khuyến khích tập trung nhiều hơn vào các phương pháp chế tạo và tổng hợp có thể mở rộng của các thiết bị perovskite kim loại halide.

    Zalo
    Hotline