Pin mặt trời được coi là nguồn phát điện thân thiện với môi trường, có thể giảm thiểu tác động ô nhiễm môi trường một cách hiệu quả. Đặc biệt, pin mặt trời chấm lượng tử perovskite đã thu hút sự chú ý đáng kể từ cộng đồng học thuật do chi phí sản xuất thấp hơn và khả năng áp dụng cho các vật liệu linh hoạt, điều mà pin mặt trời silicon thông thường thiếu.
Hiệu quả của pin mặt trời chấm lượng tử perovskite chủ yếu phụ thuộc vào hiệu suất của các vật liệu vận chuyển lỗ chịu trách nhiệm vận chuyển điện tích. Tuy nhiên, việc sử dụng vật liệu vận chuyển lỗ thông thường trong tế bào perovskite có thể dẫn đến sự xuống cấp nhanh chóng do tạp chất. Do đó, đã có nhu cầu nghiên cứu các vật liệu vận chuyển lỗ thay thế không yêu cầu chất dẫn xuất.
Nhóm nghiên cứu do Giáo sư Taiho Park và Ph.D. các ứng cử viên Dae Hwan Lee và Seyeong Lim từ Khoa Kỹ thuật Hóa học tại POSTECH đã chế tạo một thiết kế mới của vật liệu vận chuyển lỗ polyme tạo thành một yếu tố quan trọng trong pin mặt trời chấm lượng tử perovskite, giúp tăng đáng kể hiệu quả của chúng. Các kết quả nghiên cứu đã được công bố trên ACS Energy Letters .
Nhóm đã thiết kế các vật liệu vận chuyển lỗ bao gồm các polyme dựa trên các hợp chất lưu huỳnh và selen. Các polyme này thể hiện các đặc điểm cấu trúc, chẳng hạn như phẳng hóa và khóa các sắp xếp liên phân tử, làm tăng tính di động của điện tích. Hơn nữa, các nhóm thế alkyl không đối xứng của các polyme tạo điều kiện thuận lợi cho các tương tác phân tử, do đó bổ sung cho các tính chất điện của tế bào.
Hiệu quả của các polyme mới được thiết kế đã được đánh giá thông qua các thử nghiệm sử dụng nhóm đối chứng. Kết quả chỉ ra rằng pin mặt trời sử dụng vật liệu vận chuyển lỗ có chứa hợp chất selen đạt được 15,2% hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE), duy trì 80% PCE ban đầu của chúng ngay cả sau 40 ngày.
Những phát hiện của nghiên cứu này chứng minh rằng các vật liệu vận chuyển lỗ trống được thiết kế mới có thể tăng tính di động của điện tích một cách hiệu quả mà không cần sử dụng chất dẫn xuất, dẫn đến PCE cao nhất và tăng tính ổn định trong pin mặt trời chấm lượng tử perovskite không chứa chất dẫn xuất .
Giáo sư Taiho Park, người đứng đầu nghiên cứu giải thích: "Kết quả nghiên cứu thể hiện sự thay đổi mô hình từ các vật liệu vận chuyển điện tích thông thường và dự kiến sẽ được sử dụng trong nghiên cứu trong tương lai về các thiết bị pin mặt trời."
