Ngày 5 tháng 11 năm 2024
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tsukuba đã nghiên cứu các tính chất bên trong của vật liệu giá rẻ được sử dụng trong pin mặt trời perovskite, đang thu hút sự chú ý vì hiệu suất cao của chúng, bằng cách sử dụng cộng hưởng spin electron (ESR) để phân tích các vật liệu này ở cấp độ vi mô.
Công thức cấu trúc hóa học, cấu trúc thiết bị và mức năng lượng của vật liệu. Tín dụng: Communications Materials (2024). DOI: 10.1038/s43246-024-00675-1
Kết quả làm rõ nguyên nhân cơ bản khiến hiệu suất thiết bị giảm, mặc dù có tính di động điện tích cục bộ cao, cung cấp thông tin chi tiết quan trọng để thiết kế pin mặt trời cải tiến. Nghiên cứu được công bố trên Communications Materials.
Pin mặt trời perovskite là công nghệ năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo đầy hứa hẹn nhờ khả năng chuyển đổi ánh sáng thành điện hiệu quả cao. Tuy nhiên, 2,2,'7,7'-tetrakis(N,N-di-p-methoxyphenylamine)-9,9'-spirobifluorene (spiro-OMeTAD)—một vật liệu vận chuyển lỗ thông thường—có những hạn chế, chẳng hạn như tổng hợp phức tạp và chi phí cao.
Để giải quyết những thách thức này, các nhà nghiên cứu đã phát triển N3,N3,N11,N11-tetrakis(4-methoxyphenyl)[1,4]benzoxazino[2,3,4-kl]phenoxazine-3,11-diamine (HND-2NOMe), một vật liệu vận chuyển lỗ dễ tổng hợp và tiết kiệm chi phí.
Các phân tử HND-2NOMe có cấu trúc gần phẳng cho phép chúng sắp xếp theo cách chồng chéo một chiều và do đó tạo điều kiện thuận lợi cho việc truyền điện tích. Mặc dù thể hiện tính di động điện tích cao, các tế bào năng lượng mặt trời perovskite kết hợp HND-2NOMe đã cho thấy những hạn chế về hiệu suất, chẳng hạn như dòng điện giảm, nguyên nhân vẫn chưa được biết.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Tsukuba đã sử dụng ESR để nghiên cứu cơ chế cơ bản gây ra những hạn chế về hiệu suất của pin mặt trời perovskite kết hợp HND-2NOMe, tập trung vào các tính chất bên trong của vật liệu ở quy mô vi mô.
Họ phát hiện ra rằng khi không có ánh sáng, các lỗ di chuyển từ perovskite đến HND-2NOMe, tạo thành một rào cản năng lượng tại giao diện perovskite/HND-2NOMe. Rào cản này cản trở dòng chảy của lỗ, dẫn đến hạn chế hiệu suất. Hơn nữa, các tế bào năng lượng mặt trời kết hợp HND-2NOMe cho thấy sự tích tụ lỗ giảm dưới bức xạ mặt trời, góp phần vào sự ổn định của chức năng vận chuyển lỗ.
Việc xác định các yếu tố gây ra hạn chế về hiệu suất trong khi vẫn duy trì chức năng ổn định là một bước đột phá đáng kể với những hàm ý quan trọng trong việc xây dựng các hướng dẫn chế tạo nhằm nâng cao hiệu suất thiết bị. Hơn nữa, những phát hiện nêu trên sẽ đóng vai trò là nền tảng có giá trị để thúc đẩy nghiên cứu và phát triển trong tương lai về công nghệ pin mặt trời perovskite.
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
