Điều chỉnh hình học giúp tăng hiệu quả và độ bền của pin quang điện perovskite
bởi Đại học Córdoba
Tóm tắt đồ họa Tín dụng: Materials Today (2025). DOI: 10.1016/j.mattod.2025.02.015
Pin mặt trời perovskite đang định hình để trở thành một trong những thành phần triển vọng nhất trong tương lai của năng lượng mặt trời. Nhẹ hơn, linh hoạt hơn và có khả năng rẻ hơn so với các pin silicon hiện tại, những pin quang điện này vẫn phải đối mặt với một thách thức lớn: độ ổn định thấp theo thời gian.
Mặc dù vật liệu tinh thể này đã thu hút sự quan tâm của cộng đồng khoa học trong hơn một thập kỷ, nhưng khả năng phân hủy cao của nó khi tiếp xúc với bức xạ cực tím, cùng với các yếu tố khác, đã cản trở việc triển khai nó trong ngành công nghiệp quang điện.
Một nghiên cứu gần đây do nhóm FQM-204 thuộc Khoa Hóa học Vật lý và Nhiệt động lực học Ứng dụng tại Đại học Cordoba (UCO) thực hiện, trong đó Viện Công nghệ Georgia (Hoa Kỳ) cũng tham gia, đã thành công trong việc tăng hiệu suất và độ bền của các tế bào quang điện này, do sự thay đổi về hình học phân tử của một trong những hợp chất được đưa vào tế bào quang điện.
Theo kết quả của công trình được công bố trên tạp chí Materials Today, và theo chỉ định của tác giả chính Susana Ramos, nghiên cứu đã thành công trong việc tăng hiệu suất chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng lên 20,7%, so với 18,3% đạt được khi không đưa hợp chất mới này vào. Ngoài ra, và có vẻ còn quan trọng hơn, hiệu suất của tế bào quang điện vẫn gần như ổn định sau một nghìn giờ tiếp xúc với ánh nắng mặt trời.
Một sự phù hợp hình học tinh tế
Nghiên cứu được tiến hành ở quy mô phòng thí nghiệm bằng cách sử dụng các tế bào quang điện nhỏ (2,5 x 2,5 cm) và một thiết bị mô phỏng năng lượng mặt trời. Trong số các tấm cấu trúc bánh sandwich khác nhau được tạo thành bởi các lớp perovskite, nhóm nghiên cứu đã kết hợp một phân tử được gọi là diamine, một hợp chất mà cộng đồng khoa học đã nghiên cứu trong nhiều năm do khả năng loại bỏ các khuyết tật bề mặt, bảo vệ pin mặt trời và ngăn ngừa sự xuống cấp của pin.
Một nhà nghiên cứu khác tham gia, Gustavo de Miguel, giải thích rằng một trong những chìa khóa của công trình này là sự điều chỉnh hình học tinh tế nhưng quyết định trong hình học của diamine này, được tạo thành một cấu trúc mới có hình dạng giống như móc câu cho phép neo chặt hơn và thiết lập các tương tác vững chắc hơn với các lớp perovskite khác nhau, do đó đảm bảo pin mặt trời ổn định và bền hơn.
Nghiên cứu được thực hiện trong khuôn khổ dự án SUNREY của Châu Âu, thể hiện một bước tiến đáng kể hướng tới việc giải quyết một trong những thách thức lớn mà ngành năng lượng quang điện phải đối mặt: đảm bảo rằng các pin này có thể nguyên vẹn trong thời gian dài. Nhà nghiên cứu Luis Camacho giải thích rằng các pin mặt trời này, do tính linh hoạt của perovskite, có thể mở ra cánh cửa cho các ứng dụng mới, chẳng hạn như mái ô tô điện hoặc bề mặt cong của các tòa nhà.
Tuy nhiên, để hiện thực hóa điều này trên quy mô lớn và giống như bất kỳ công nghệ nào đang được phát triển, trước tiên cần phải đáp ứng một thách thức quan trọng: chuyển hiệu suất năng lượng đạt được trong các mô-đun phòng thí nghiệm sang cấp độ công nghiệp.
Thông tin thêm: Susana Ramos-Terrón và cộng sự, Chất điều chỉnh bề mặt diamine chelating tăng cường hiệu suất và độ ổn định của pin mặt trời perovskite halide chì, Materials Today (2025). DOI: 10.1016/j.mattod.2025.02.015
Thông tin tạp chí: Materials Today
Do University of Cordoba cung cấp
