Kết hợp pin mặt trời với perovskite: Cấu trúc nano giúp ích nhiều mặt
của Hiệp hội Trung tâm Nghiên cứu Đức Helmholtz
Kính hiển vi điện tử quét các tế bào song song perovskite silicon theo mặt cắt ngang: a) phẳng, b) với kết cấu nano gấp nếp, c) với kết cấu nano và lớp phản xạ ngược (vàng). Ảnh: P.Tockhorn / HZB
Pin mặt trời song song làm bằng perovskite và silicon cho phép hiệu suất cao hơn đáng kể so với pin mặt trời silicon đơn thuần. Tế bào Tandem từ HZB đã đạt được một số kỷ lục thế giới. Gần đây nhất, vào tháng 11 năm 2021, các nhóm nghiên cứu của HZB đã đạt được chứng nhận hiệu suất 29,8% với một tế bào song song làm bằng perovskite và silicon. Đây là một kỷ lục thế giới tuyệt đối khi bất bại trên đỉnh trong 8 tháng. Mãi đến mùa hè năm 2022, một đội Thụy Sĩ tại EPFL mới thành công trong việc vượt qua giá trị này.
Ba đội HZB đã làm việc chặt chẽ với nhau để tạo ra ô song song kỷ lục. Bây giờ họ trình bày các chi tiết trong Nature Nanotechnology. Tạp chí cũng mời họ viết một bản tóm tắt nghiên cứu, trong đó họ tóm tắt công việc của mình và đưa ra triển vọng về những phát triển trong tương lai.
Kết cấu cải thiện hiệu suất
“Năng lực của chúng tôi bổ sung cho nhau rất tốt”, GS.TS Christiane Becker, người đã phát triển ô kỷ lục thế giới với nhóm do Tiến sĩ Bernd Stannowski (ô đáy silicon) và GS.TS Steve Albrecht (ô trên cùng của perovskite) cho biết. . Nhóm của Becker đã đưa một cấu trúc quang học nano vào tế bào song song: một kết cấu nano gợn sóng nhẹ trên bề mặt silicon.
Becker cho biết: “Đáng ngạc nhiên nhất, kết cấu này mang lại một số lợi ích cùng một lúc: nó làm giảm tổn thất phản xạ và đảm bảo hình thành màng perovskite đều đặn hơn,” Becker nói. Ngoài ra, một lớp đệm điện môi ở mặt sau của silicon làm giảm sự hấp thụ ký sinh ở các bước sóng gần hồng ngoại.
Các nhà nghiên cứu kết luận rằng các vật liệu nano tùy chỉnh có thể giúp cải thiện vật liệu bán dẫn perovskite ở các mức độ khác nhau. Những kết quả này không chỉ có giá trị đối với các tế bào năng lượng mặt trời song song làm bằng perovskite và silicon, mà còn đối với các điốt phát quang dựa trên perovskite.
