Chiến lược liên kết chéo tại chỗ phổ quát giúp tăng cường độ ổn định của pin mặt trời perovskite đảo ngược
Tác giả: Liu Jia, Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
Cấu trúc hóa học, thế tĩnh điện và lưỡng cực phân tử của CbzNaph, JJ24 và sản phẩm mục tiêu liên kết chéo được đề xuất. Cơ chế liên kết chéo được đề xuất giữa CbzNaph và JJ24. Nguồn: Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09509-7
Lớp đơn tự lắp ráp chọn lọc lỗ (SAM) là màng hữu cơ siêu mỏng đóng vai trò quan trọng trong các thiết bị quang điện tử hiện đại, đặc biệt là trong pin mặt trời perovskite và silicon-perovskite song song. Tuy nhiên, tính không ổn định vốn có của chúng thường ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của thiết bị.
Trong một nghiên cứu được công bố trên tạp chí Nature, một nhóm nghiên cứu do Giáo sư Dương Xuân Lôi và Phó Giáo sư dẫn đầu. Giáo sư Zhang Jie từ Viện Công nghệ Tiên tiến Thâm Quyến thuộc Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc, và Giáo sư Alex K.-Y. Jen từ Đại học Thành phố Hồng Kông, đã phát triển một chiến lược gia cố cấu hình liên kết chéo tại chỗ phổ biến cho các phân tử SAM, giải quyết hiệu quả các vấn đề về độ ổn định hoạt động do sự suy thoái giao diện chôn vùi trong các pin mặt trời perovskite đảo ngược hiệu suất cao.
Các nhà nghiên cứu đã thiết kế một phân tử SAM chức năng hóa azide mới, JJ24, với chiều dài chuỗi carbon được tối ưu hóa. Phân tử này có thể tăng cường tính đồng nhất phân bố của phân tử SAM chủ CbzNaph trên nền oxit dẫn điện trong suốt (TCO), và có thể ngăn chặn hiệu quả sự hình thành các khuyết tật và lỗ rỗng trong quá trình tự lắp ráp.
Nhóm azide trong JJ24 có thể được hoạt hóa nhiệt để tạo liên kết chéo cộng hóa trị tại chỗ với các chuỗi alkyl của các phân tử CbzNaph, tạo ra một lớp co-SAM được lắp ráp chặt chẽ.
Cấu trúc này cải thiện định hướng ưu tiên của CbzNaph và ngăn chặn sự tiếp xúc bề mặt nền TCO do sự dao động phân tử dưới ứng suất ánh sáng và nhiệt. Nhờ đó, sự suy thoái tại giao diện perovskite chôn vùi bị ức chế, và tổn thất tái hợp phi bức xạ tại giao diện thiết bị được giảm đáng kể.
Sử dụng chiến lược này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo pin mặt trời perovskite đảo ngược đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng (PCE) được chứng nhận là 26,9%. Các thiết bị này không hề bị suy giảm hiệu suất sau 1.000 giờ hoạt động liên tục theo tiêu chuẩn thử nghiệm ISOS-L-2 và duy trì hơn 98% PCE ban đầu sau 700 chu kỳ nhiệt từ -40°C đến 85°C, cho thấy độ ổn định hàng đầu.
Nghiên cứu này cung cấp một chiến lược thiết thực để tăng cường độ ổn định hoạt động của các thiết bị dựa trên SAM hiệu suất cao trên các chất nền thô, với ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy thương mại hóa pin quang điện perovskite đảo ngược và pin mặt trời song song thế hệ tiếp theo dựa trên perovskite.
Thông tin thêm: Wenlin Jiang và cộng sự, Lớp đơn tự lắp ráp cường lực cho pin mặt trời perovskite bền, Nature (2025). DOI: 10.1038/s41586-025-09509-7
Thông tin tạp chí: Nature
Được cung cấp bởi Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc
