Các nhà nghiên cứu tiết lộ các phản ứng đa chế độ trong pin mặt trời perovskite
Trừu tượng đồ họa. Nguồn: Joule (2022). DOI: 10.1016/j.joule.2022.10.007
Là một vật liệu quang điện đầy hứa hẹn, perovskite halogen kim loại mang lại hiệu quả cao trong pin mặt trời. Tuy nhiên, các bẫy cấp độ sâu của các hạt tải điện thiểu số ở bề mặt của pin mặt trời p-i-n perovskite có thể ngăn chặn sự tái hợp không bức xạ. Sự thụ động chính xác của các bẫy cấp độ sâu là trọng tâm chính trong việc nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) lên giới hạn Shockley-Queisser lý thuyết.
Gần đây, một nhóm nghiên cứu do GS. -Bionics của CAS đã tiết lộ các tương tác đa chế độ perovskite/polyme và mối tương quan của chúng với sự thụ động hóa của các bẫy cấp độ sâu, đồng thời phát hiện ra một quy trình proton tại chỗ mới làm giảm đáng kể các bẫy cấp độ sâu của các chất mang thiểu số. Tác phẩm này đã được xuất bản trong Joule.
Các chế độ tương tác đã biết trước đây ở giao diện perovskite/polyethyleneimine (PEI) bao gồm hấp thụ vật lý thông thường và thải sắt kim loại, cho thấy các hiệu ứng thụ động hóa nhỏ hoặc có xu hướng thụ động hóa các bẫy chất mang đa số. Để khắc phục những vấn đề này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng quang phổ quang điện tử tia X (XPS) có độ nhạy cao và quang phổ tạo tổng tần số để xác định quá trình proton tại chỗ của nhóm amin ở bề mặt perovskite/PEI.
Họ đã nghiên cứu mối tương quan giữa các chế độ tương tác và bẫy khác nhau bằng cách kết hợp quang phổ thoáng qua cấp độ sâu (DLTS) và lý thuyết hàm mật độ (DFT). Kết quả cho thấy rằng quá trình tạo proton tại chỗ có thể thụ động hiệu quả các bẫy ở mức độ sâu của các chất mang thiểu số trong perovskite, trong khi quá trình tạo proton ngoài hiện trường thông thường không thể.
Các nhà nghiên cứu cũng so sánh hiệu ứng thụ động hóa và các đặc tính vôn-ampe của PEI với các cấu hình khác nhau như PEI tuyến tính, phân nhánh và ethoxyl hóa, đồng thời tiết lộ tác dụng hiệp đồng của nhóm chức năng và cấu hình. Họ đề xuất rằng bên cạnh suy nghĩ thường xuyên về việc cải thiện khả năng ứng dụng của thụ động hóa bằng cách tăng các loại nhóm chức năng, thì cũng nên xem xét việc thụ động hóa đa chế độ của một nhóm chức năng duy nhất.
Ngoài ra, các nhà nghiên cứu đã sử dụng chiến lược thụ động hóa trong pin mặt trời p-i-n perovskite có các khoảng cách dải khác nhau, tất cả đều cho thấy sự cải thiện đáng kể về PCE.
Các tương tác đa chế độ perovskite/polyme được tiết lộ trong nghiên cứu này cung cấp một cách khả thi để phát triển chiến lược thụ động hóa toàn cầu và cải thiện hiệu quả chuyển đổi năng lượng trong tương lai.
