Một nhóm nghiên cứu đã đạt được những tiến bộ đáng chú ý về tính ổn định và hiệu quả của pin mặt trời perovskite. Công trình của họ không chỉ mở đường cho việc thương mại hóa pin mặt trời perovskite (PSC) mà còn mang lại tiềm năng đáng kể trong công nghệ sản xuất hydro xanh, đảm bảo hoạt động lâu dài với hiệu suất cao. Nghiên cứu đã được công bố trên Vật liệu năng lượng tiên tiến.
(A) Cấu trúc của thiết bị PV có bổ sung lắng đọng FM. (B) Đặc tính J–V của thiết bị PV có lớp FM dưới mức chiếu sáng một mặt trời AM 1.5G. Nguồn: Vật liệu năng lượng tiên tiến (2023). DOI: 10.1002/aenm.202302555
Pin mặt trời Perovskite (PSC) đã thu hút được sự chú ý nhờ giảm độc tính và khả năng hấp thụ ánh sáng rộng, khiến chúng có triển vọng cao cho các ứng dụng quang điện. Tuy nhiên, sự hiện diện của các chỗ trống ion vốn có trong perovskites halogenua thiếc (TLHP) đã đặt ra những thách thức, dẫn đến sự xuống cấp của thiết bị tăng tốc thông qua khuếch tán kim loại vào bên trong.
Để giải quyết thách thức này, nhóm nghiên cứu đã phát triển lớp xen kẽ cực âm bảo vệ hóa học bằng cách sử dụng perylene diimide có chức năng amin (PDINN). Bằng cách tận dụng các vị trí ái nhân của nó để tạo thành phức kim loại đinh ba, PDINN tách các electron một cách hiệu quả và ngăn chặn sự khuếch tán kim loại vào trong. Lớp xen kẽ cực âm PDINN được xử lý bằng giải pháp mới đã cho thấy hiệu suất vượt trội trong việc ổn định các thiết bị quang điện (PV) và quang điện hóa (PEC) dựa trên TLHP.
Thiết bị PV đạt hiệu suất ấn tượng 23,21%, với khả năng lưu giữ trên 81% sau 750 giờ hoạt động ở 60°C và duy trì hơn 90% sau 3.100 giờ ở 23 ± 4°C. Ngoài ra, các thiết bị PEC dựa trên TLHP, cùng với quá trình oxy hóa sinh khối, đã thể hiện tốc độ sản xuất hydro mặt trời không thiên vị cao kỷ lục là 33,0 mA cm−2, cao hơn khoảng 1,7 lần so với mục tiêu do Bộ Năng lượng Hoa Kỳ đặt ra trong một năm. -sản xuất hydro từ mặt trời.
Thiết kế sáng tạo của họ về lớp xen kẽ cực âm đã chứng minh thành công tiềm năng to lớn của TLHP trong chuyển đổi quang hiệu quả và ổn định.
Nhóm nghiên cứu từ Trường Kỹ thuật Năng lượng và Hóa học tại UNIST được dẫn đầu bởi các Giáo sư Sung-Yeon Jang, Jungki Ryu và Ji-Wook Jang, phối hợp với Giáo sư Sang Kyu Kwak từ Đại học Hàn Quốc.
Giáo sư Jang giải thích: “Chúng tôi đã tăng đáng kể độ ổn định lâu dài của PSC chì thiếc”. "Mục tiêu của chúng tôi không chỉ là chuyển đổi năng lượng ánh sáng thành năng lượng điện mà còn phát triển các phương pháp thân thiện với môi trường để sản xuất các hóa chất cơ bản, như hydro, tạo thành nền tảng của nhiều ngành công nghiệp khác nhau."
