Chiến lược pre-seeding thúc đẩy tế bào năng lượng mặt trời perovskite nghịch phát triển hiệu quả và quy mô lớn
Copenhagen, 28/02/2026 – Các nhà khoa học tại Chinese Academy of Sciences đã phát triển một chiến lược pre-seeding (tiền gieo mầm tinh thể) mới nhằm cải thiện đáng kể hiệu suất và ổn định của tế bào năng lượng mặt trời perovskite nghịch – một công nghệ quang điện hứa hẹn cho việc sản xuất điện mặt trời chi phí thấp và dễ dàng mở rộng quy mô.
Tế bào perovskite nghịch (inverted PSC) khác với cấu trúc truyền thống ở vị trí của lớp vận chuyển electron và lỗ trống, mang lại tiềm năng chuyển đổi năng lượng cao hơn và dễ thích ứng với quy trình phủ dung dịch quy mô lớn. Tuy vậy, sự hình thành cấu trúc vi mô không kiểm soát được và lỗi điện tử ở giao diện đáy (buried interface) – nơi tiếp xúc giữa lớp perovskite và lớp vận chuyển lỗ trống – đã cản trở hiệu suất và độ bền dài hạn.
Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã phát triển phương pháp pre-seeding với các tinh thể crystal-solvate (CSV) có công thức PDPbI₄·DMSO được đặt trước trên bề mặt được xử lý bằng lớp đơn tự lắp ráp (SAM). Các hạt tinh thể CSV hình que có tính phân cực đặc biệt giúp tăng khả năng ướt bề mặt kỵ nước và hỗ trợ trải đều dung dịch perovskite, tạo ra nhiều điểm tạo hạt để kích hoạt sự kết tinh đồng nhất.
Một điểm đột phá của chiến lược này là việc sử dụng các phân tử dimethyl sulfoxide (DMSO) bị khóa trong cấu trúc hạt CSV. Trong quá trình nung Anneal, DMSO được giải phóng có kiểm soát, tạo ra một môi trường “lattice-confined solvent annealing” tại giao diện đáy, thúc đẩy tổ chức lại cấu trúc tinh thể và phát triển các hạt perovskite đồng bộ. Điều này làm giảm void và rãnh biên hạt, mang lại vùng lớp đáy perovskite dày đặc và định hướng tốt với các đặc tính điện tử và bền nhiệt được cải thiện đáng kể.
Kết quả thử nghiệm cho thấy mô-đun năng lượng mặt trời perovskite mini có diện tích gần 50 cm² ứng dụng phương pháp pre-seeding đạt được hiệu suất chuyển đổi điện lên tới ~23,15 %, với sự mất hiệu suất giữa cell nhỏ và module chỉ dưới 3 %, vượt trội so với nhiều kết quả trước đây.
Giáo sư Pang Shuping – đồng tác giả nghiên cứu – cho biết: “Chiến lược tích hợp này giải quyết đồng thời vấn đề điều chỉnh kết tinh và ổn định giao diện, mở ra khả năng sản xuất tế bào perovskite hiệu quả cao với quy mô lớn.”
Không chỉ nâng cao hiệu suất và ổn định, chiến lược pre-seeding cung cấp một nền tảng vật liệu đa dạng. Bằng cách tinh chỉnh các cation hữu cơ và phân tử dung môi thiết kế, có thể mở rộng thư viện vật liệu CSV để phát triển các thiết bị optoelectronics khác, không chỉ giới hạn ở perovskite photovoltaics.
