Năng lượng mặt trời là một cách đầy hứa hẹn để giảm sự phụ thuộc của chúng ta vào các nguồn năng lượng dựa trên nhiên liệu hóa thạch để lựa chọn các dạng năng lượng sạch hơn. Trong nhiều năm qua, các tế bào năng lượng mặt trời có thể khai thác năng lượng tái tạo này đã có những tiến bộ đáng kể.
Các nhà khoa học đã đưa perovskite polytype lục giác (6H) vào polytype khối (3C) FAPbI 3, được gọi là pha α và thiết kế các khuyết tật của nó. Sự thụ động khuyết tật này dẫn đến cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng và độ ổn định hoạt động của pin mặt trời perovskite. Tín dụng: Giáo sư Hobeom Kim
Perovskite halide kim loại đã thu hút được sự chú ý đáng kể như một vật liệu hấp thụ ánh sáng đầy hứa hẹn cho pin mặt trời do các tính chất quang điện tử đặc biệt của chúng cho phép chúng tạo ra năng lượng từ ánh sáng mặt trời một cách hiệu quả.
Một lựa chọn phổ biến về vật liệu để xây dựng pin mặt trời perovskite hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao (PCE) là formamidinium chì iodide đa tinh thể (FAPbI3) do khoảng cách dải năng lượng hẹp của nó. Mặc dù có các đặc tính quang điện tử và tính linh hoạt vượt trội, perovskite đa tinh thể như FAPbI3 thường gặp phải các khuyết tật (không hoàn hảo) trong cấu trúc tinh thể của chúng, gây hại cho tính ổn định của cấu trúc và động lực học của hạt mang, cuối cùng ảnh hưởng đến khả năng chuyển đổi năng lượng của chúng.
Để lấp đầy khoảng trống này, một nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư Hobeom Kim từ Viện Khoa học và Công nghệ Gwangju (GIST) đứng đầu đã phát triển một chiến lược thụ động hóa khuyết tật mới, một quy trình giúp giảm đáng kể khuyết tật và cải thiện PCE cũng như độ ổn định của pin mặt trời perovskite.
Trong nghiên cứu gần đây của họ được công bố vào ngày 4 tháng 7 năm 2024 trên tạp chí Nature Communications, nhóm nghiên cứu đã báo cáo việc đưa perovskite polytype lục giác (6H) [các dạng cấu trúc khác nhau có cùng thành phần] vào polytype khối (3C) FAPbI3, dẫn đến sự gia tăng đáng kể PCE của chúng khi so sánh với các vật liệu tương tự.
Nhưng tại sao lại sử dụng polytype perovskite 6H? "Một cách tiếp cận điển hình cho đến nay là đưa vào một thuốc thử hóa học bên ngoài để giải quyết vấn đề khuyết tật. Tuy nhiên, việc đưa vào thuốc thử bên ngoài có thể ảnh hưởng trực tiếp đến chất lượng tinh thể của perovskite trong quá trình phát triển tinh thể, vì vậy công trình của chúng tôi không dựa vào các chất ổn định như vậy. Thay vào đó, chúng tôi sử dụng polytype perovskite giống hệt về mặt hóa học, polytype 6H chứa thành phần chia sẻ góc có hiệu quả ngăn chặn sự hình thành khuyết tật trong perovskite", Giáo sư Kim giải thích.
Các nhà nghiên cứu đã kết hợp perovskite 6H vào FAPbI3 bằng cách sử dụng lượng dư chì iodide và methylamoni clorua, do đó tạo ra một thành phần can thiệp vào vị trí khuyết tật chiếm ưu thế (chỗ trống halogen, VI+) của polytype khối pha α (3C) FAPbI3.
Họ phát hiện ra rằng pha 6H cải thiện tính toàn vẹn về mặt cấu trúc và động lực học của hạt mang FAPbI3. Điều này dẫn đến tuổi thọ hạt mang cực dài hơn 18 micro giây, PSC với PCE là 24,13% và mô-đun với PCE là 21,92% (hiệu suất chuyển đổi năng lượng được chứng nhận là 21,44%) với độ ổn định hoạt động lâu dài.
Các nhà nghiên cứu đề xuất rằng thiết kế perovskite hetero-polytypic 3C/6H có thể là thiết kế gần nhất với cấu hình lý tưởng của màng perovskite đa tinh thể. Nghiên cứu chứng minh cách các khiếm khuyết kỹ thuật trong perovskite có thể đẩy nhanh quá trình phát triển các PSC tiên tiến cho mục đích cá nhân và thương mại, chẳng hạn như trong các tấm pin mặt trời trên mái nhà, thiết bị điện tử đeo được và bộ sạc di động.
"Tế bào năng lượng mặt trời perovskite cung cấp giải pháp mang tính chuyển đổi để đạt được tính trung hòa carbon và giải quyết tình trạng nóng lên toàn cầu. Hiệu quả, tính linh hoạt và tác động môi trường giảm khiến chúng trở thành thành phần thiết yếu trong quá trình chuyển đổi sang tương lai bền vững", Giáo sư Kim kết luận.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
