Các nhà nghiên cứu đã phát triển một chiến lược thụ động hóa bề mặt cho phép làm phẳng các khuyết tật bề mặt của lớp perovskite.
Hình ảnh có sẵn về các tấm pin mặt trời phản chiếu ánh sáng lấp lánh và bầu trời vàng.
Nhu cầu về pin mặt trời perovskite/silicon có kết cấu hoàn chỉnh
Theo bài báo đăng trên tạp chí Angewandte Chemie , ánh sáng đánh bật các electron ra khỏi chất bán dẫn, để lại các "lỗ trống" tích điện dương trong pin mặt trời.
Hai hạt mang điện này tách biệt và có thể được mang dưới dạng dòng điện.
Sau đó, các tế bào tandem được phát triển để khai thác tốt hơn toàn bộ quang phổ ánh sáng mặt trời và tăng hiệu suất của các tế bào năng lượng mặt trời. Được làm từ hai chất bán dẫn khác nhau hấp thụ các bước sóng ánh sáng khác nhau, các tế bào tandem hiệu quả hơn.
Vật liệu chính được sử dụng để chế tạo pin song song trong công nghệ mới là sự kết hợp giữa silicon, hấp thụ chủ yếu ánh sáng đỏ và gần hồng ngoại, và perovskite, sử dụng ánh sáng khả kiến rất hiệu quả.
Các ô song song nguyên khối được tạo ra bằng cách phủ một lớp vật liệu hỗ trợ bằng hai loại chất bán dẫn, lớp này chồng lên lớp kia.
Theo các nhà nghiên cứu, một lớp phủ mới gồm các phân tử hữu cơ đặc biệt có thể mở đường cho một thế hệ tấm pin mặt trời mới.
Theo các nhà nghiên cứu, lớp phủ này có thể tăng hiệu suất của các cell pin song song nguyên khối làm từ silicon và perovskite, đồng thời giảm chi phí vì chúng được làm từ các tấm silicon tiêu chuẩn.
Một nhóm nghiên cứu Trung Quốc do Giáo sư Kai Yao đứng đầu đã tiến hành nghiên cứu tại Đại học Nam Xương, Công nghệ Maxwell Tô Châu, Viện nghiên cứu hàng hóa ống CNPC (Thiểm Tây), Đại học Bách khoa Hồng Kông, Đại học Công nghệ Vũ Hán và Đại học Phục Đán (Thượng Hải).
Đối với hệ thống perovskite/silicon, điều này thường đạt được bằng cách sử dụng các tấm silicon được sản xuất bằng quy trình nấu chảy theo vùng và có bề mặt được đánh bóng hoặc có cấu trúc nano.
quá trình Czochralski
Các tấm silicon được sản xuất theo quy trình Czochralski với các thành phần cấu trúc hình chóp có kích thước micromet trên bề mặt có giá thành rẻ hơn đáng kể.
Các kết cấu siêu nhỏ này thu được nhiều ánh sáng hơn vì chúng ít phản chiếu hơn bề mặt nhẵn. Tuy nhiên, phủ các tấm wafer này bằng perovskite dẫn đến nhiều khiếm khuyết trong mạng tinh thể, ảnh hưởng đến các đặc tính điện tử.
Tuy nhiên, nhóm nghiên cứu đã phát triển một chiến lược thụ động hóa bề mặt cho phép làm mịn các khuyết tật bề mặt của lớp perovskite.
“Một hợp chất thiophenethylammonium có nhóm trifluoromethyl (CF3-TEA) được áp dụng bằng quy trình phun phủ động. Quy trình này tạo thành một lớp phủ rất đồng đều—ngay cả trên các bề mặt có kết cấu siêu nhỏ”, theo thông cáo.
Nhờ có độ phân cực và năng lượng liên kết cao, lớp phủ CF3-TEA có thể làm giảm hiệu quả tác động của các khuyết tật bề mặt.
Sự tái hợp phi bức xạ bị ngăn chặn và mức độ điện tử được điều chỉnh sao cho các electron tại giao diện có thể dễ dàng được chuyển đến lớp thu electron của pin mặt trời hơn.
Bản thông cáo nêu rõ: "Việc biến đổi bề mặt bằng CF3-TEA cho phép các pin mặt trời song song perovskite/silicon dựa trên các tấm wafer có kết cấu thông thường làm từ silicon Czochralski đạt được hiệu suất rất cao, gần 31% và duy trì tính ổn định lâu dài".
Tóm tắt nghiên cứu
Việc phát triển các thiết bị song song perovskite/silicon nguyên khối quy mô lớn dựa trên các tấm bán dẫn silicon Czochralski công nghiệp có thể sẽ phải áp dụng kiến trúc có kết cấu hai mặt, xét đến các lợi ích về mặt quang học và chi phí sản xuất thấp của chúng. Tuy nhiên, các chiến lược kỹ thuật bề mặt được sử dụng rộng rãi trong các tấm bán dẫn perovskite được xử lý bằng dung dịch để điều chỉnh các đặc tính giao diện không áp dụng trực tiếp cho các kết cấu vi mô. Ở đây, chúng tôi thiết kế một chiến lược thụ động hóa bề mặt bằng các phối tử thiophenethylammonium được phủ fluorized bằng lớp phủ phun động (DSC), kết hợp các ưu điểm của việc cung cấp độ phủ tương ứng và ngăn chặn sự chuyển đổi pha trên các bề mặt có kết cấu. Theo quan điểm của kỹ thuật phân tử, tính toán lý thuyết và kết quả thực nghiệm chứng minh rằng việc đưa nhóm trifluoromethyl vào cung cấp khả năng thụ động hóa bề mặt hiệu quả hơn thông qua tương tác mạnh và định hướng năng lượng bằng cách hình thành một lớp lưỡng cực. Do đó, xử lý DSC đối với phân tử hai chức năng này cho phép các ô song song dựa trên các tấm bán dẫn silicon công nghiệp đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng ổn định đã được chứng nhận là 30,89%. Ngoài ra, các thiết bị được đóng gói còn cho thấy độ ổn định hoạt động tuyệt vời khi duy trì hơn 97% hiệu suất ban đầu sau 600 giờ chiếu sáng liên tục.
Mời các đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
