Pin mặt trời song song Perovksite-TOPCon dựa trên lớp đơn tự lắp ráp đạt hiệu suất 31,1%
Các nhà nghiên cứu tại Trung Quốc đã chế tạo một pin mặt trời perovskite-TOPCon với thiết bị perovskite trên cùng sử dụng lớp đơn tự lắp ráp nhằm mục đích cải thiện độ ổn định của pin. Pin song song đạt được hệ số lấp đầy cao và hiệu suất được chứng nhận là 30,9%.
Một pin mặt trời perovskite đảo ngược do các nhà nghiên cứu tại Đại học Chiết Giang chế tạo
Ảnh: Đại học Chiết Giang
Một nhóm các nhà nghiên cứu do Đại học Chiết Giang tại Trung Quốc đứng đầu đã chế tạo một pin mặt trời song song perovskite-TOPCon với một pin perovskite đảo ngược trên cùng sử dụng lớp đơn tự lắp ráp (SAM) có thể tăng cường độ ổn định nhiệt của pin.
Các pin perovskite đảo ngược có cấu trúc thiết bị được gọi là "p-i-n", trong đó tiếp xúc chọn lọc lỗ p nằm ở dưới cùng của lớp perovskite nội tại i với lớp vận chuyển electron n ở trên cùng. Các ô perovskite halide thông thường có cùng cấu trúc nhưng đảo ngược lại – bố cục “n-i-p”. Trong kiến trúc n-i-p, pin mặt trời được chiếu sáng qua mặt lớp vận chuyển điện tử (ETL); trong cấu trúc p-i-n, pin được chiếu sáng qua bề mặt lớp vận chuyển lỗ (HTL).
Các nhà khoa học giải thích rằng mật độ điện tử bên trong SAM có thể được điều chỉnh để dịch chuyển năng lượng giao diện giữa SAM và lớp perovskite, dẫn đến “phương pháp tiếp cận linh hoạt và được kiểm soát hơn” để tối ưu hóa sự liên kết năng lượng trong pin mặt trời perovskite, đồng thời cũng có ảnh hưởng “không đáng kể” đến độ ổn định pha của màng perovskite có khoảng cách băng rộng.
Nhóm nghiên cứu đã chế tạo pin perovskite trên cùng với lớp oxit thiếc indium (ITO), SAM, lớp oxit niken (NiO), chất hấp thụ perovskite có khoảng cách năng lượng là 1,68 eV, lớp lithium fluoride (Lif), lớp vận chuyển điện tử (ETL) dựa trên buckminsterfullerene (C60) và oxit thiếc (SnO2), tiếp điểm mặt sau trong suốt làm bằng oxit kẽm indium (IZO) và tiếp điểm kim loại bạc (Ag).
Ảnh SEM mặt cắt ngang của pin mặt trời song song perovskite/silicon không có sự lắng đọng LiF và Ag
Ảnh: Đại học Chiết Giang, nature communications, CC BY-NC-ND 4.0
Được thử nghiệm trong điều kiện chiếu sáng tiêu chuẩn, pin perovskite trên cùng được phát hiện có hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 22,8%, điện áp mạch hở là 1,24 V và hệ số lấp đầy “cao” là 84,3%. Người ta cũng thấy rằng nó vẫn giữ được hơn 99% hiệu suất ban đầu sau 400 giờ theo dõi điểm công suất cực đại ở 60 độ C.
Sử dụng cell này, các nhà nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị song song 1 cm2 bao gồm một cell năng lượng mặt trời TOPCon tiêu chuẩn làm thiết bị dưới cùng.
Cell này đạt được hiệu suất đo được bên trong là 31,1% và hiệu suất được chứng nhận là 30,9%, với Trung tâm Kiểm tra & Kiểm định Chất lượng Sản phẩm Quang điện Quốc gia, Công ty TNHH Kiểm tra Chất lượng Sản phẩm Thành Đô đã xác minh kết quả.
Nó cũng đạt được điện áp mạch hở là 1,88 V và dòng điện ngắn mạch là 20,0 mA cm−2 và hệ số lấp đầy "cao" là 82,6%.
Các nhà nghiên cứu tuyên bố rằng những con số này chứng minh độ tin cậy và khả năng ứng dụng của chiến lược sửa đổi hiệu ứng cảm ứng cho các cell năng lượng mặt trời perovskite có khoảng cách băng rộng.
“Các kết quả làm nổi bật khả năng thiết kế hợp lý của SAM bằng cách sử dụng hiệu ứng cảm ứng để đạt được năng lượng giao diện thuận lợi với perovskite có khoảng cách băng rộng”, họ nhấn mạnh. “Chúng tôi tin rằng chiến lược này hứa hẹn sẽ góp phần vào việc thương mại hóa các tế bào năng lượng mặt trời perovskite và perovskite-TOPCon tandem”.
Khái niệm tế bào mới này đã được trình bày trong bài báo “Hiệu ứng cảm ứng trong các tiếp xúc phân tử cho phép các tế bào perovskite có khoảng cách băng rộng để tạo ra các tế bào perovskite/TOPCon tandem hiệu quả”, gần đây đã được công bố trên tạp chí Nature Communications.
Vào tháng 7, các nhà nghiên cứu khác từ Đại học Chiết Giang ở Trung Quốc đã công bố rằng họ đã phát triển lần đầu tiên một tế bào năng lượng mặt trời perovskite đảo ngược dựa trên vật liệu perovskite lai có entropy cao, được cho là cải thiện độ ổn định của thiết bị đồng thời cung cấp mức hiệu suất tuyệt vời.
