Các kỹ sư và nhà khoa học vật liệu đang nỗ lực phát triển các giải pháp quang điện ngày càng tiên tiến, nhằm chuyển đổi càng nhiều năng lượng mặt trời thành điện năng càng tốt và giúp giảm phát thải khí nhà kính. Điều này đã dẫn đến sự ra đời của nhiều thiết kế pin mặt trời mới, bao gồm cả pin mặt trời song song hoàn toàn perovskite.
Thiết kế cấu hình "nip" thông thường đã được sửa đổi cho các thiết bị pin mặt trời song song lai 2T nguyên khối thường không có các quá trình phức tạp như lắng đọng lớp nguyên tử (ALD) và/hoặc lớp liên kết phún xạ (ICL) và các đường cong J–V C60 ETL bay hơi nhiệt của pin mặt trời song song vô địch dựa trên cấu hình được sửa đổi ở chế độ quét khác nhau. Nhà cung cấp hình ảnh: Tiến sĩ Sawanta S. Mali.
Các nhà nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Chonnam ở Hàn Quốc gần đây đã giới thiệu pin mặt trời song song lai perovskite nguyên khối mới dựa trên perovskite halogenua hoàn toàn vô cơ. Những pin mặt trời này, được giới thiệu trong một bài báo trên tạp chí Khoa học Năng lượng & Môi trường , đã đạt được hiệu suất đầy hứa hẹn là 23%.
Tiến sĩ Sawanta S. Mali, tác giả đầu tiên của bài báo, nói với Tech Xplore: “Thiết kế pin mặt trời mối nối đơn có một số hạn chế, chẳng hạn như mất nhiệt do nhiệt và mất truyền tải”. “Để giải quyết những tổn thất này, chúng tôi cần chế tạo pin mặt trời song song, trong đó hai vật liệu hấp thụ như vật liệu vùng cấm rộng (WBG) và vùng cấm hẹp (NBG) được xếp chồng lên nhau với sự trợ giúp của lớp liên kết thích hợp (ICL).”
Các thiết kế pin mặt trời được giới thiệu trước đây dựa trên vật liệu WBG đã đạt được hiệu quả rất hứa hẹn. Tuy nhiên, các tế bào này thường dựa trên perovskite lai hữu cơ-vô cơ, không ổn định nhiệt và do đó ảnh hưởng đến hiệu suất tổng thể của chúng.
Nhiều pin mặt trời trong số này cũng được chế tạo bằng các quy trình phức tạp khó có thể tái tạo trên quy mô lớn. Ví dụ, chúng bao gồm các kỹ thuật phún xạ phức tạp và lắng đọng lớp nguyên tử (ALD), có thể vừa khó thực hiện vừa tiêu tốn năng lượng.
Từ trái sang, Giáo sư Chang Kook Hong, Tiến sĩ Sawanta S. Mali và Tiến sĩ Jyoti V. Patil cho thấy pin mặt trời lai song song hoàn toàn vô cơ được chế tạo tại Phòng thí nghiệm Vật liệu Năng lượng Polymer, Đại học Quốc gia Chonnam, Hàn Quốc, vượt qua 23% hiệu quả. Hình nhỏ phía trên bên phải hiển thị ảnh chụp pin mặt trời lai song song được chế tạo. Nhà cung cấp hình ảnh: Ông DaeWoon Park.
Sawanta cho biết : “Trong trường hợp vật liệu NBG, nhiều nhà nghiên cứu trước đây đã sử dụng NBG dựa trên Pb-Sn, vốn đang gặp phải các vấn đề xuống cấp nghiêm trọng, chẳng hạn như sự hình thành Sn 2+ đến Sn 4+ ”.
"Để tránh những vấn đề này, chúng tôi đã phát triển WBG hoàn toàn vô cơ dựa trên perovskite được lắng đọng trong điều kiện môi trường xung quanh bằng cách sử dụng phương pháp không khí nóng đã phát triển trước đây của chúng tôi và NBG dựa trên chất dị hợp khối polymer (BHJ) để chế tạo tấm pin mặt trời song song lai 'nip' nguyên khối này. các tế bào (2T-HTSC). Các tế bào này có thể được chế tạo bằng cách sử dụng các ICL đơn giản, không cần quá trình phún xạ hoặc ALD phức tạp."
Mục tiêu chính trong nghiên cứu gần đây của Sawanta và nghiên cứu của ông là tạo ra các vật liệu WBG ổn định nhiệt có thể được xử lý trong điều kiện môi trường xung quanh và có thể tích hợp vào các thiết bị có kiến trúc đơn giản, chẳng hạn như những vật liệu có cái gọi là cấu hình nip. Cuối cùng, họ đã tạo ra được vật liệu hoàn toàn bằng perovskite bằng cách sử dụng kỹ thuật phủ quay có sự hỗ trợ của không khí nóng.
Khi được tích hợp vào các tế bào năng lượng mặt trời lai song song có cấu trúc dạng núm, người ta nhận thấy những vật liệu này mang lại những kết quả đáng khích lệ. Pin mặt trời thu được đạt hiệu suất 23,07%, với điện áp mạch hở 2.110 V, duy trì hơn 90% hiệu suất ban đầu trong hơn 600 giờ hoạt động ở công suất tối đa.
Sawanta cho biết: “Chúng tôi đã triển khai cấu hình thiết bị nip và phương pháp xử lý không khí xung quanh đơn giản và phù hợp để thương mại hóa trong tương lai”. "Vì các 2T-HTSC này tạo ra hiệu suất tốt hơn so với các mối nối đơn có điện áp mạch hở rất cao (>2 V), nên cuối cùng chúng tôi đang lên kế hoạch triển khai các tế bào này trong các ứng dụng quang hợp nhân tạo và nông nghiệp hoặc Internet vạn vật (IoT)."
Trong tương lai, các vật liệu do Tiến sĩ Sawanta S. Mali, Giáo sư Chang Kook Hong và các đồng nghiệp tạo ra có thể được tích hợp vào pin mặt trời song song với các thiết kế khác để đánh giá thêm tiềm năng của chúng. Ngoài ra, phương pháp chế tạo mà nhóm này sử dụng có thể được các nhóm khác sử dụng để tạo ra các vật liệu chắc chắn khác cho các ứng dụng quang điện.
Mali cho biết thêm: “Là một phần của nghiên cứu gần đây, chúng tôi chỉ sử dụng pin mặt trời song song dựa trên mối nối đôi”. "Trong các nghiên cứu tiếp theo, chúng tôi đang lên kế hoạch triển khai khái niệm này trong pin mặt trời song song ba hoặc đa chức năng (MJ-TSC) và khả năng nâng cấp của chúng."
