Cải thiện khả năng chống xuống cấp của pin mặt trời perovskite
của Ecole Polytechnique Federale de Lausanne
Nguồn: Miền công cộng CC0
Pin mặt trời perovskite (PSC) có thể được chế tạo bằng vật liệu chi phí thấp, hiệu quả cao, có thể vượt qua pin mặt trời silicon truyền thống và có tiềm năng cách mạng hóa năng lượng tái tạo. Tuy nhiên, một trong những nhược điểm hiện tại ngăn cản việc sử dụng rộng rãi của chúng là thiếu tính ổn định trong hoạt động.
Giờ đây, các nhà khoa học tại EPFL và Đại học Sungkyunkwan ở Hàn Quốc đã tìm ra cách cải thiện sự ổn định của PSC. Các nhà nghiên cứu tập trung vào sự xuống cấp của màng mỏng perovskite, loại màng này có thể bị hỏng do tiếp xúc với độ ẩm, nhiệt và ánh sáng. Nghiên cứu được thực hiện bởi nhóm Giáo sư Michael Grätzel (EPFL) và Nam-Gyu Park (Đại học Sungkyunkwan) và được xuất bản trên Science.
Các nhà khoa học đã xem xét hai mặt tinh thể cụ thể, một thuật ngữ chỉ bề mặt phẳng của tinh thể, được đặc trưng bởi sự sắp xếp cụ thể của các nguyên tử. Sự sắp xếp của các nguyên tử trên các mặt này có thể ảnh hưởng đến tính chất và hành vi của tinh thể, chẳng hạn như tính ổn định và phản ứng của nó đối với các kích thích bên ngoài như độ ẩm hoặc nhiệt.
Các nhà nghiên cứu đã xem xét các mặt (100) và (111) của tinh thể perovskite. Mặt (100) là một mặt phẳng vuông góc với trục c của tinh thể với các nguyên tử của nó được sắp xếp theo mẫu lặp lại ở dạng lưới ô vuông. Trong mặt (111) các nguyên tử được sắp xếp theo một lưới tam giác.
Nghiên cứu cho thấy rằng khía cạnh (100), thường thấy nhất trong màng mỏng perovskite, đặc biệt dễ bị suy giảm vì nó có thể nhanh chóng chuyển sang pha không ổn định, không hoạt động khi tiếp xúc với hơi ẩm. Ngược lại, khía cạnh (111) ổn định hơn nhiều và có khả năng chống xuống cấp.
Các nhà nghiên cứu cũng xác định nguyên nhân của sự xuống cấp và phát hiện ra rằng đó là do liên kết mạnh mẽ giữa các phân tử perovskite và nước, gây ra sự chuyển đổi từ pha ổn định sang pha không ổn định. Họ đã sử dụng thông tin này để phát triển một chiến lược gọi là "kỹ thuật khía cạnh", trong đó họ sử dụng các phân tử phối tử đặc biệt để phát triển khía cạnh (111) ổn định hơn. Điều này dẫn đến màng perovskite đặc biệt ổn định và có khả năng chống ẩm và nhiệt.
Nghiên cứu thể hiện một bước tiến quan trọng trong quá trình phát triển PSC, vì tính ổn định là một trở ngại lớn đối với việc thương mại hóa chúng. Các phát hiện giúp hiểu rõ hơn về cách các mặt tinh thể khác nhau đóng góp vào sự ổn định của phim; bằng cách xác định các khía cạnh ổn định nhất và tìm cách khuyến khích sự phát triển của chúng, có thể cải thiện sự ổn định tổng thể của các PSC và đẩy nhanh quá trình gia nhập thị trường như một nguồn năng lượng tái tạo đáng tin cậy và hiệu quả về chi phí.
