Nghiên cứu cho thấy việc bổ sung chất lỏng ion polyme hóa giúp cải thiện hiệu suất của pin mặt trời perovskite
bởi Nhà xuất bản Đại học Thanh Hoa
Đồ họa này cho thấy việc bổ sung PSTFFSPPyri cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời perovskite đảo ngược như thế nào. Nguồn: Vật liệu và Thiết bị Năng lượng, Nhà xuất bản Đại học Thanh Hoa
Pin mặt trời Perovskite, sử dụng vật liệu có cấu trúc tinh thể giống như perovskite, nhẹ, linh hoạt, dễ sản xuất và không tốn kém. Chúng có thể được gắn vào nhiều bề mặt khác nhau và là một công nghệ đầy hứa hẹn. Tuy nhiên, pin mặt trời perovskite hiện nay không bền và có xu hướng hoạt động kém hiệu quả.
Nghiên cứu cho thấy kỹ thuật bồi đắp với chất lỏng ion trùng hợp với vật liệu perovskite halogenua kim loại có thể cải thiện chức năng của pin mặt trời như thế nào, giúp mở đường cho việc áp dụng rộng rãi pin mặt trời perovskite trong tương lai.
Nghiên cứu được công bố trên tạp chí Vật liệu và Thiết bị Năng lượng vào ngày 29 tháng 3.
"Phương pháp xử lý giải pháp thường được sử dụng để chế tạo các lớp perovskite gây ra nhiều khiếm khuyết ở cả khối lượng và bề mặt của lớp perovskite. Những khiếm khuyết nội tại này trong lớp hấp thụ perovskite gây ra hạn chế đáng kể đối với hiệu suất tổng thể của thiết bị.
Qi Cao, nhà nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Tây Bắc ở Tây An, Trung Quốc, cho biết: “Kỹ thuật bồi đắp đã được chứng minh là có hiệu quả như một chiến lược nhằm thụ động hóa khuyết tật và nâng cao hiệu suất trong pin mặt trời perovskite”.
Để cải tiến hơn nữa chất lỏng ion được thêm vào pin mặt trời perovskite, các nhà nghiên cứu có thể tạo ra chất lỏng polyme hóa hoặc đa ion. Polyme được thêm vào chất lỏng ion, tăng cường tính chất của chất lỏng ion. Trong nghiên cứu này, các nhà nghiên cứu đã tổng hợp một chất lỏng đa ion gọi là poly4-styrenesulfonyl(trifluoremetylsulfonyl)imidepyridine, hay gọi tắt là PSTSIPPyri.
Việc bổ sung PSTSIPPyri vào pin mặt trời perovskite halogen kim loại mang lại nhiều lợi ích. Nó có thể ngăn chặn sự di chuyển của ion halogenua, giúp duy trì cấu trúc tinh thể và tạo điều kiện cho việc cố định các ion hữu cơ và halogenua, giúp cải thiện độ ổn định của pin mặt trời.
"Cho đến nay, các nhà nghiên cứu đã dành sự quan tâm đáng kể đến việc lựa chọn tỉ mỉ các chất phụ gia giúp nâng cao hiệu suất của pin mặt trời perovskite. Trong số này, chất lỏng ion đã nhận được sự chú ý rộng rãi. Liên kết ion trong chất lỏng ion có xu hướng mạnh hơn và ổn định hơn, đồng thời chúng mang lại nhiều lợi ích hơn." các đặc tính có thể điều chỉnh khác nhau, bao gồm độ nhớt, độ phân cực và độ dẫn điện", Xuânhua Li, nhà nghiên cứu tại Đại học Bách khoa Tây Bắc cho biết.
“Khả năng điều chỉnh này giúp có thể tinh chỉnh các đặc tính của chất lỏng ion để đáp ứng các yêu cầu cụ thể của màng perovskite, từ đó tối ưu hóa hiệu suất của thiết bị.”
Để kiểm tra sự thành công của việc bổ sung PSTSIPPyri, các nhà nghiên cứu đã tiến hành nghiên cứu toàn diện về pin mặt trời perovskite với chất lỏng đa ion, đặc biệt là đối với các yếu tố cần thiết cho hiệu suất của pin mặt trời. Màng perovskite được ủ trong 300 giờ ở nhiệt độ 85°C và độ ẩm tương đối 60%. Màng perovskite tăng cường có tốc độ thay đổi chậm hơn so với màng perovskite với chất lỏng đa ion.
Trong môi trường có độ ẩm cao, nhiệt độ cao, nó cũng duy trì được 84,5% hiệu suất sau 1000 giờ, trong khi pin mặt trời perovskite đối chứng chỉ duy trì được 43,6% hiệu suất ban đầu.
Vì pin mặt trời perovskite thường kém bền hơn so với các loại pin thay thế nên điều quan trọng là phải kiểm tra độ bền lâu dài của pin mặt trời perovskite bằng việc bổ sung PSTSIPPyri. Với chất lỏng đa ion, pin mặt trời perovskite duy trì được 87,6% hiệu suất chuyển đổi năng lượng sau 1.500 giờ chiếu sáng liên tục, so với pin điều khiển chỉ duy trì được 61,1% hiệu suất chuyển đổi năng lượng.
Cao cho biết: “Việc kết hợp PSTSIPPyri làm chất phụ gia giúp nâng cao đáng kể hiệu suất chuyển đổi năng lượng của pin mặt trời perovskite đảo ngược từ 22,06% lên 24,62%. Chúng cũng thể hiện sự ổn định vận hành lâu dài tuyệt vời”. "Chiến lược này minh họa tiềm năng của chất lỏng đa ion như một chất phụ gia đầy hứa hẹn cho pin mặt trời perovskite, mang lại cả hiệu suất cao và độ ổn định."
Những người đóng góp khác bao gồm Xingyuan Chen, Tong Wang, Jiabao Yang, Xingyu Pu, Hui Chen, Bingxiu Xue và Jianbo Yin tại Đại học Bách khoa Tây Bắc ở Tây An, Trung Quốc; Long Jiang tại Viện nghiên cứu hàng hóa dạng ống CNPC ở Tây An, Trung Quốc.
Mời đối tác xem hoạt động của Công ty TNHH Pacific Group.
FanPage: https://www.facebook.com/Pacific-Group
YouTube: https://www.youtube.com/@PacificGroupCoLt
