Các mô-đun in diện tích lớn có thể mở rộng. a, Sơ đồ minh họa cho việc chế tạo có thể mở rộng các PSM kích thước lớn bằng quá trình xử lý laser tương ứng (hình trụ màu xanh lá cây) và lắng đọng bể hóa học của màng SnO2 quy mô lớn (hình nhỏ phía dưới). b, Ảnh chụp PSM 30 cm × 30 cm. c, Đường cong J–V của mô-đun phụ 20 cm × 20 cm của nhà vô địch với kết nối chuỗi gồm 26 ô con. d, Đường cong J–V của mô-đun nhỏ 30 cm × 30 cm của nhà vô địch với một chuỗi kết nối gồm 42 ô con. PCEap, hiệu quả diện tích khẩu độ; PCEac, hiệu quả khu vực hoạt động. Nhà cung cấp hình ảnh: Li và cộng sự, Năng lượng tự nhiên, 2024
Bất chấp tiềm năng của chúng, những pin mặt trời này có xu hướng nhạy cảm hơn với các yếu tố môi trường như nhiệt, bụi, độ ẩm và bức xạ tia cực tím. Điều này có nghĩa là chúng kém ổn định hơn và xuống cấp nhanh hơn, ảnh hưởng xấu đến PCE và hiệu suất tổng thể của chúng.
Một chiến lược được đề xuất nhằm tăng cường tính ổn định, PCE và độ tin cậy của pin mặt trời perovskite đòi hỏi phải thụ động hóa các lớp thu ánh sáng perovskite 3D bằng perovskite 2D. Các lớp 2D này có thể bảo vệ các lớp thu ánh sáng, giảm khả năng phản ứng của chúng với các yếu tố môi trường và do đó ngăn chúng xuống cấp nhanh chóng theo thời gian.
Một chiến lược được đề xuất nhằm tăng cường tính ổn định, PCE và độ tin cậy của pin mặt trời perovskite đòi hỏi phải thụ động hóa các lớp thu ánh sáng perovskite 3D bằng perovskite 2D. Các lớp 2D này có thể bảo vệ các lớp thu ánh sáng, giảm khả năng phản ứng của chúng với các yếu tố môi trường và do đó ngăn chúng xuống cấp nhanh chóng theo thời gian.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Công nghệ Vũ Hán và các viện nghiên cứu khác trên toàn thế giới gần đây đã nghĩ ra một chiến lược nhằm thúc đẩy sự hình thành các lớp thụ động perovskite 2D đồng nhất trong pin mặt trời dựa trên perovskite. Bằng cách sử dụng phương pháp đề xuất, được nêu trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Energy, họ có thể đạt được hiệu quả và độ ổn định của vùng hoạt động tốt trong các mô-đun năng lượng mặt trời perovskite dựa trên formamidinium và Caesium.
Jing Li, Chengkai Jin và các đồng nghiệp của họ viết trong bài báo: “Việc hình thành lớp thụ động đồng nhất dựa trên perovskite hai chiều (2D) tinh khiết pha là một thách thức đối với pin mặt trời perovskite, đặc biệt là khi nâng cấp thiết bị lên mô-đun”.
"Chúng tôi tiết lộ vấn đề phân tách pha liên quan đến halogenua và phụ thuộc vào độ dài chuỗi của perovskite 2D phát triển trên perovskite ba chiều. Chúng tôi chứng minh rằng lớp thụ động perovskite 2D đồng nhất có thể được hình thành khi xử lý lớp perovskite bằng formamidinium bromide trong muối phối tử alkylamine chuỗi dài ( >10).
Các nhà nghiên cứu phát hiện ra rằng lớp thụ động 2D đồng nhất được hình thành bằng chiến lược đề xuất của họ đã tạo ra perovskite cấu trúc dị thể 3D/2D đồng nhất, ổn định và chất lượng cao. Điều này đã nâng cao cả hiệu suất và độ ổn định của pin mặt trời perovskite thu được, có sự thay đổi đôi chút tùy theo kích thước của chúng.
"Chúng tôi đạt được hiệu suất vùng hoạt động vô địch lần lượt là 25,61%, 24,62% và 23,60% đối với các thiết bị nhỏ (0,14 cm2) và kích thước lớn (1,04 cm2) và mô-đun nhỏ (13,44 cm2) được xử lý không chứa chất chống dung môi," đã viết Li, Jin và các đồng nghiệp của họ.
"Chiến lược thụ động hóa này tương thích với công nghệ in, mang lại hiệu suất diện tích khẩu độ vô địch là 18,90% và 17,59% đối với các mô-đun năng lượng mặt trời lớn được in hoàn toàn theo khe với diện tích lần lượt là 310 cm2 và 802 cm2, chứng tỏ tính khả thi của việc nâng cấp quy mô sản xuất. "
Đáng chú ý, nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng sự hình thành lớp thụ động perovskite 2D cũng giúp tăng cường độ ổn định của pin mặt trời. Các mô-đun nhỏ thể hiện độ ổn định vận hành vượt trội, với tuổi thọ của T80 vượt quá 2.000 giờ khi theo dõi điểm công suất tối đa (MPPT) trong điều kiện chiếu sáng liên tục.
Chiến lược do các nhà nghiên cứu đề xuất cũng có khả năng mở rộng và có thể dễ dàng thực hiện trên quy mô lớn bằng cách sử dụng các công nghệ in hiện có. Trong tương lai, nó có thể giúp đẩy nhanh quá trình thương mại hóa các mô-đun năng lượng mặt trời dựa trên perovskite với giá cả phải chăng hơn.
