Được phát triển bởi các nhà khoa học ở Canada, pin mặt trời có diện tích 0,049 cm2 được chế tạo bằng phương pháp chế tạo không khí xung quanh và có chất phản ứng được gọi là phenyltrimethylammonium clorua (PTACl). Nó đạt được điện áp mạch hở 0,95 V, mật độ dòng điện ngắn mạch là 23 mA cm−2 và hệ số lấp đầy là 80%.
Hình ảnh: Đại học Victoria, RRL Solar, Giấy phép Creative Commons CC BY 4.0
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Victoria ở Canada đã chế tạo pin mặt trời perovskite linh hoạt dựa trên chất nền polyetylen terephthalate (PET) trong chế tạo không khí xung quanh.
Họ giải thích rằng PET rẻ hơn so với polyetylen naphthalate (PEN) thường được sử dụng trong chất nền cho pin mặt trời linh hoạt, tuy nhiên, loại thứ hai có ưu điểm là ổn định nhiệt hơn trong quá trình sản xuất. Ngược lại, PET có khả năng chịu nhiệt độ tối đa là 100 C và có thể chịu được các quy trình lắng đọng dưới ngưỡng này.
Vì lý do này, nhóm nghiên cứu đã chọn cấu trúc tế bào có chất nền làm từ PET và oxit thiếc indium (ITO), lớp vận chuyển điện tử (ETL) dựa trên oxit thiếc (SnO2), chất hấp thụ perovskite methylammonium chì iodide (MAPbI3), lớp vận chuyển lỗ Spiro-OMeTAD (HTL) và tiếp điểm kim loại vàng (Au).
Họ lắng đọng lớp SnO2 bằng cách ủ ở 100 C, Spiro-OMeTAD ở 50 C và chất hấp thụ perovskite ở 100 C bằng lớp phủ khuôn có khe chứa muối axetat/clorua. Họ giải thích: “Thành phần axetat của loại mực này chuyển thành khí trong quá trình lắng đọng perovskite, tạo ra áp suất dương cục bộ và đẩy bụi ra khỏi khu vực lắng đọng”. “Việc lắng đọng perovskite từ loại mực này không cần phòng sạch cũng như không khí trơ. Ngược lại, thành phần clorua cải thiện động lực kết tinh của màng.”
Nhóm đã chế tạo một tế bào có diện tích hoạt động là 0,049 cm2 và một chất phản ứng được gọi là phenyltrimethylammonium clorua (PTACl). “Khi thêm PTACl vào dung dịch keo SnO2, chúng tôi đã quan sát thấy kích thước của các chất kết tụ tăng gấp đôi, điều này cho thấy tác nhân chuyển pha thực sự đã làm tăng tương tác giữa các hạt trong dung dịch keo”, nó cho biết.
Được thử nghiệm trong điều kiện chiếu sáng tiêu chuẩn, thiết bị perovskite linh hoạt đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 17,6%, điện áp mạch hở là 0,95 V, mật độ dòng điện ngắn mạch là 23 mA cm−2 và hệ số lấp đầy là 80%.
Các nhà khoa học cũng chế tạo một thiết bị 1 cm2 với cấu hình tương tự cho thấy hiệu suất 12,7%, điện áp mạch hở 0,97 V, mật độ dòng điện ngắn mạch 21,7 mA cm−2 và hệ số lấp đầy là 60,2%. Họ cho biết sự suy giảm hệ số lấp đầy so với thiết bị nhỏ hơn là do điện trở của chất nền ITO tăng lên, điều mà họ đảm bảo có thể được cải thiện hơn nữa thông qua thiết kế điện cực cải tiến.
Họ nhấn mạnh: “Việc kết hợp chất xúc tác chuyển pha, PTACl, vào dung dịch keo SnO2 đã cải thiện tương tác giữa các hạt, tăng cường độ bao phủ SnO2 và tăng cường liên kết với lớp perovskite”, đồng thời cho biết thêm rằng nghiên cứu trong tương lai nên tập trung vào việc thay thế MAPbI3 bằng vật liệu perovskite ổn định hơn.
Thiết bị này được giới thiệu trong nghiên cứu “Tăng cường tương tác giữa các hạt của lớp vận chuyển điện tử thiếc oxit dành cho pin mặt trời Perovskite linh hoạt có thể mở rộng” được xuất bản trên RRL Solar.
