Hiệu quả nâng cao trong pin mặt trời perovskite gốc thiếc: Tối ưu hóa lớp vận chuyển electron
của Đại học Tsukuba
Phân bố mật độ spin của các gốc của vật liệu vận chuyển electron thu được từ các phép tính DFT. Nguồn: npj Flexible Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41528-025-00424-5
Pin mặt trời perovskite đang thu hút sự chú ý như là thế hệ công nghệ năng lượng mặt trời tiếp theo do hiệu suất cao, tính linh hoạt và tiềm năng in ấn của chúng. Mặc dù perovskite gốc chì đã được sử dụng trong pin mặt trời hiệu suất cao, nhưng mối lo ngại về độc tính của chì đã dẫn đến sự quan tâm ngày càng tăng đối với perovskite gốc thiếc, loại pin này cung cấp một giải pháp thay thế thân thiện hơn với môi trường và nhiều ứng dụng thực tế.
Một thách thức mà pin mặt trời perovskite gốc thiếc phải đối mặt là hiệu suất chuyển đổi năng lượng thấp hơn so với các loại pin tương tự gốc chì. Việc sử dụng indene-C60 diadduct (ICBA), bao gồm hai phân tử indene liên kết với fullerene (C60), được biết là có thể tăng cường hiệu suất trong lớp vận chuyển điện tử. Tuy nhiên, cơ chế chính xác đằng sau sự cải tiến này vẫn chưa được hiểu đầy đủ.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tsukuba hiện đã làm sáng tỏ cơ chế cho phép điện áp mạch hở cao hơn trong các tế bào năng lượng mặt trời perovskite gốc thiếc thân thiện với môi trường bằng cách tối ưu hóa lớp vận chuyển điện tử thông qua cộng hưởng spin electron. Khám phá này, được công bố trên npj Flexible Electronics, có ý nghĩa quan trọng trong việc thúc đẩy hiệu quả của các tế bào năng lượng mặt trời perovskite gốc thiếc.
Các tế bào năng lượng mặt trời perovskite được cấu trúc với tinh thể perovskite kẹp giữa lớp vận chuyển lỗ và lớp vận chuyển điện tử. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng cộng hưởng spin electron để quan sát sự khuếch tán electron tại giao diện giữa perovskite gốc thiếc và lớp vận chuyển điện tử, đồng thời cũng kiểm tra sự uốn cong dải tại giao diện này.
Cuộc điều tra cho thấy PCBM thông thường, một dẫn xuất fullerene được sử dụng trong lớp vận chuyển điện tử, gây ra sự uốn cong dải tại giao diện với perovskite gốc thiếc, tạo điều kiện cho sự tái hợp điện tích. Sự tái hợp điện tích này dẫn đến giảm điện áp mạch hở (điện áp tối đa có thể chiết xuất). Ngược lại, khi ICBA được sử dụng trong lớp vận chuyển điện tử, các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng sự uốn cong dải kết quả có hiệu quả ngăn chặn sự tái hợp điện tích, dẫn đến điện áp mạch hở cao hơn.
Thông tin thêm: Atushi Sato và cộng sự, Sự khuếch tán điện tử tại giao diện dẫn xuất perovskite/fullerene Sn và ảnh hưởng của nó đến điện áp mạch hở, npj Flexible Electronics (2025). DOI: 10.1038/s41528-025-00424-5
Thông tin tạp chí: npj Flexible Electronics
Do Đại học Tsukuba cung cấp
