Perovskite hoàn toàn vô cơ gần đây đã được chứng minh là có triển vọng cao cho sự phát triển của quang điện (PV), vì chúng có khả năng đạt được độ ổn định nhiệt tốt hơn so với pin mặt trời perovskite lai dựa trên cả vật liệu hữu cơ và vô cơ. Bất chấp những ưu điểm có thể có của chúng, hầu hết các pin mặt trời hoàn toàn dựa trên perovskite vô cơ đều có hiệu suất năng lượng kém và tuổi thọ của chất mang ngắn.
Những màn trình diễn đáng thất vọng này chủ yếu là do sự thất thoát năng lượng gây ra bởi quá trình tái hợp không bức xạ, một quá trình trong đó các hạt mang điện kết hợp lại và giải phóng phonon thay vì photon. Tổn thất năng lượng và giảm hiệu quả do quá trình này cho đến nay đã cản trở việc triển khai pin mặt trời perovskite hoàn toàn vô cơ trong thế giới thực.
Các nhà nghiên cứu tại Học viện Khoa học Trung Quốc gần đây đã nghĩ ra một chiến lược có thể giúp nâng cao hiệu quả và kéo dài thời gian sử dụng sóng mang liên quan đến pin mặt trời perovskite hoàn toàn vô cơ. Chiến lược này, được giới thiệu trong Năng lượng tự nhiên , dựa trên một phương pháp được gọi là tái tạo bề mặt tại chỗ (SISR), đòi hỏi phải xử lý vật liệu bằng các hóa chất cụ thể để tạo thành các lớp mới trên bề mặt của chúng.
Xinbo Chu, Qiufeng Ye và các đồng nghiệp của họ đã viết trong bài báo: “Chúng tôi đã phát triển chiến lược SISR cho perovskite vô cơ bằng cách xử lý CsF, có thể ngăn chặn sự tái hợp không bức xạ và thúc đẩy quá trình khai thác lỗ trống đồng thời”. "Các khiếm khuyết bề mặt có thể bị thụ động hóa một cách hiệu quả bởi flo được đưa vào và thời gian tồn tại của chất mang được kéo dài từ 11,5 ns đến 737,2 ns. Ngoài ra, một lớp perovskite có dải thông rộng hơn có thể được tạo ra dưới dạng dị thể được phân loại để tạo điều kiện khai thác lỗ."
Chiến lược SISR được giới thiệu bởi các nhà nghiên cứu đòi hỏi phải xử lý một perovskite vô cơ bằng xêsi florua (CsF), một chất hóa học có thể ngăn chặn quá trình tái hợp không bức xạ đồng thời thúc đẩy quá trình trích xuất các lỗ trống. Trong nghiên cứu của mình, họ đã đặc biệt áp dụng phương pháp này cho CsPbIxBr3−x, một perovskite vô cơ thường được sử dụng để tạo chất hấp thụ cho PV.
Chu, Ye và các đồng nghiệp của họ sau đó đã chạy một loạt thử nghiệm nhằm đánh giá hiệu suất của pin mặt trời perovskite hoàn toàn vô cơ dựa trên CsPbI x Br 3− x đã được xử lý theo chiến lược của họ. Phát hiện của họ rất hứa hẹn, cho thấy rằng chiến lược đề xuất của họ đã cải thiện thành công hiệu quả của pin mặt trời và cũng kéo dài tuổi thọ sóng mang của nó.
“Cơ chế phản ứng SISR đã được xác minh từ cả tính toán động học và thí nghiệm,” Chu, Ye và các đồng nghiệp của họ viết trong bài báo của họ. "Pin mặt trời CsPbI x Br 3− x với SISR đạt hiệu suất 21,02% với điện áp mạch hở cao là 1,27 V và hệ số lấp đầy là 85,3%."
Công trình gần đây của nhóm các nhà nghiên cứu này có thể có ý nghĩa quý giá đối với sự phát triển của các PV perovskite hoàn toàn vô cơ ổn định, hiệu quả và đáng tin cậy . Ngoài việc cung cấp thông tin cho sự phát triển của pin mặt trời mới, nó có thể sớm cung cấp thông tin cho các nghiên cứu mới đánh giá tiềm năng của các chiến lược SISR khác để hạn chế tổn thất tái hợp không bức xạ trong perovskite vô cơ.
Trong khi Chu, Ye và các đồng nghiệp của họ cho đến nay mới chỉ thử nghiệm chiến lược của họ trên CsPbI x Br 3− x , họ tin rằng nó cũng có thể được áp dụng cho các perovskite vô cơ khác. Trong tương lai, do đó, nó có thể được thử nghiệm trên các mẫu vật liệu và pin mặt trời khác , để xác minh khả năng khái quát hóa của nó.
