Một nhóm các nhà nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học tại UNIST, do Giáo sư Sung-Yeon Jang, Jungki Ryu và Ji-Wook Jang dẫn đầu, phối hợp với Giáo sư Sang Kyu Kwak từ Đại học Hàn Quốc, đã đạt được những bước tiến đáng kể trong việc nâng cao sự ổn định và hiệu quả của pin mặt trời perovskite. Nghiên cứu tiên phong của họ không chỉ thúc đẩy tiềm năng thương mại hóa pin mặt trời perovskite (PSC) mà còn cho thấy những tác động đầy hứa hẹn đối với công nghệ sản xuất hydro xanh, đảm bảo hoạt động hiệu quả và lâu dài.
Các nhà nghiên cứu tại UNIST, phối hợp với Đại học Hàn Quốc, đã cải thiện đáng kể tính ổn định và hiệu quả của pin mặt trời perovskite, mang lại những tiến bộ trong cả năng lượng mặt trời và sản xuất hydro xanh. Bằng cách phát triển lớp xen kẽ cực âm mới, họ đã đạt được hiệu suất vượt trội trong các thiết bị quang điện và quang điện, đánh dấu một bước tiến trong công nghệ năng lượng bền vững.
Pin mặt trời Perovskite (PSC) đã thu hút được sự chú ý nhờ giảm độc tính và khả năng hấp thụ ánh sáng rộng, khiến chúng có triển vọng cao cho các ứng dụng quang điện. Tuy nhiên, sự hiện diện của các chỗ trống ion vốn có trong perovskites halogenua thiếc (TLHP) đã đặt ra những thách thức, dẫn đến sự xuống cấp của thiết bị tăng tốc thông qua khuếch tán kim loại vào bên trong.
a) Minh họa tương tác hóa học giữa PDINN và các nguyên tử kim loại. b) Ảnh SEM cắt ngang của thiết bị PV. Tín dụng: UNIST
Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu đã phát triển lớp xen kẽ cực âm bảo vệ hóa học bằng cách sử dụng perylene diimide có chức năng amin (PDINN). Bằng cách tận dụng các vị trí ái nhân của nó để tạo thành phức kim loại đinh ba, PDINN tách các electron một cách hiệu quả và ngăn chặn sự khuếch tán kim loại vào trong. Lớp xen kẽ cực âm PDINN được xử lý bằng giải pháp mới đã cho thấy hiệu suất vượt trội trong việc ổn định các thiết bị quang điện (PV) và quang điện hóa (PEC) dựa trên TLHP.
Thành tựu đáng chú ý về hiệu quả và tính ổn định
Thiết bị PV đạt hiệu suất ấn tượng 23,21%, với khả năng lưu giữ trên 81% sau 750 giờ hoạt động ở 60°C và duy trì hơn 90% sau 3100 giờ ở 23 ± 4°C. Ngoài ra, các thiết bị PEC dựa trên TLHP, cùng với quá trình oxy hóa sinh khối, đã thể hiện tốc độ sản xuất hydro mặt trời không thiên vị cao kỷ lục là 33,0 mA cm−2, cao hơn khoảng 1,7 lần so với mục tiêu do Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đặt ra trong một năm. -sản xuất hydro từ mặt trời.
Từ trên cùng bên trái là Giáo sư Jungki Ryu, Giáo sư Ji-Wook Jang và Giáo sư Sung-Yeon Jang. Từ dưới cùng bên trái là Yuri Choi, Muhibullah Al Mubarok và Rashmi Mehrotra. Tín dụng: UNIST
Thiết kế sáng tạo của họ về lớp xen kẽ cực âm đã chứng minh thành công tiềm năng to lớn của TLHP trong chuyển đổi quang hiệu quả và ổn định.
Giáo sư Jang giải thích: “Chúng tôi đã tăng đáng kể độ ổn định lâu dài của PSC chì thiếc”. “Mục tiêu của chúng tôi không chỉ là chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện mà còn phát triển các phương pháp thân thiện với môi trường để sản xuất các hóa chất cơ bản, chẳng hạn như hydro, tạo thành nền tảng của nhiều ngành công nghiệp khác nhau”.
a) Sơ đồ minh họa thiết bị PEC sử dụng cathode quang TLHP/PDINN và anode CNT/C3N4. Tín dụng: UNIST
Tham khảo: “Thiết bị chuyển đổi quang Perovskite Thiếc-Chì hiệu quả và ổn định sử dụng lớp xen kẽ Cathode chức năng kép” của Muhibullah Al Mubarok, Yuri Choi, Rashmi Mehrotra, Yu Jin Kim, Rama Krishna Boddu, Inhui Lee, Jiyeong Kim, Sang Kyu Kwak, Ji- Wook Jang, Jungki Ryu và Sung-Yeon Jang, ngày 30 tháng 11 năm 2023, Vật liệu năng lượng tiên tiến .
