Pin mặt trời song song perovskite-HJT dựa trên axit phosphonic, lớp đơn tự lắp ráp đạt hiệu suất 30,22%
Các nhà nghiên cứu tại Thụy Sĩ đã chế tạo một pin mặt trời song song perovskite-silicon sử dụng một pin dị hợp làm thiết bị đáy. Pin này được cho là có thể tránh được vấn đề hình thành màng liên quan đến việc sử dụng axit phosphonic và đạt được mức hiệu suất cao.
Sơ đồ pin mặt trời
Ảnh: École Polytechnique Fédérale de Lausanne, ACS Applied Materials & Interfaces, Giấy phép chung CC BY 4.0
Các nhà khoa học từ École Polytechnique Fédérale de Lausanne (EPFL) tại Thụy Sĩ đã chế tạo một pin mặt trời song song dựa trên một pin perovskite trên cùng và một thiết bị đáy dị hợp (HJT) có độ dày 100–150 μm và bề mặt có kết cấu vi mô hai mặt.
“Khái niệm về các ô đáy có kết cấu hai mặt là một sự thích ứng quan trọng trong thiết kế của các thiết bị vô địch hiện nay, chẳng hạn như các thiết bị từ Đại học Khoa học và Công nghệ King Abdullah (KAUST), đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 33,7% và Longi, giữ kỷ lục thế giới với hiệu suất vượt trội là 33,9% và gần đây là 34,6% trên các ô đáy Cz-silicon (Cz-Si)”, họ tuyên bố.
Nhóm nghiên cứu giải thích rằng ô HJT được chế tạo bằng cách khắc ướt các kim tự tháp ngẫu nhiên, với chiều cao của chúng được điều chỉnh bằng kết cấu kiềm mà không bị mất dòng điện trong ô.
“Để đạt được các ô mặt trời song song perovskite/silicon không phân luồng hiệu suất cao với các ô trên cùng được xử lý bằng dung dịch với năng suất cao, độ dày của bộ hấp thụ perovskite phải dày hơn chiều cao kết cấu kim tự tháp”, báo cáo nhấn mạnh. “Vì các chất hấp thụ perovskite có khoảng cách băng rộng chất lượng cao thường dày 600–800 nm và thường không bao phủ bề mặt theo cách tương ứng khi được xử lý từ dung dịch, nên chiều cao của kim tự tháp phải được điều chỉnh cho phù hợp”.
Các nhà khoa học đã xây dựng ô trên cùng với lớp vận chuyển lỗ (HTL) với lớp đơn tự lắp ráp (SAM) dựa trên axit [2-(3,6-Dimethoxy-9H-carbazol-9-yl)ethyl]phosphonic (MeO-2PACz), chất hấp thụ perovskite, lớp vận chuyển điện tử (ETL) làm bằng oxit thiếc (SnO2) và buckminsterfullerene (C60), tiếp điểm mặt sau trong suốt làm bằng oxit kẽm indium (IZO) và tiếp điểm kim loại bạc (Ag).
Pin dưới cùng được chế tạo bằng một chồng lớp a-Si:H(i)/nc-SiOx:H(n) ở mặt trước và một chồng lớp a-Si:H(i)/a-Si:H(p) ở mặt sau được lắng đọng bằng phương pháp lắng đọng hơi hóa học tăng cường plasma (PECVD). “Ở mặt sau, một chồng lớp oxit dẫn điện trong suốt được phun bằng phương pháp phun DC và 20 nm ở mặt trước, xác định diện tích pin khoảng 1 cm2 bằng các mặt nạ phun thẳng hàng ở cả hai mặt.
Khi được thử nghiệm trong điều kiện chiếu sáng tiêu chuẩn, pin song song đạt hiệu suất 30,22%, điện áp mạch hở là 1,954 V, mật độ dòng điện ngắn mạch là 18,92 mA/cm2 và hệ số lấp đầy là 81,74%.
“Những kết quả này chứng minh tiềm năng của pin đáy Cz-silicon có kết cấu kích thước dưới micron cho pin song song tương thích với ngành công nghiệp với pin trên cùng perovskite được xử lý bằng dung dịch để đạt được hiệu suất cao”, các nhà khoa học lưu ý. “Hơn nữa, công trình của chúng tôi chứng minh một giải pháp đơn giản, có thể thực hiện được để giải quyết vấn đề hình thành màng liên quan đến Me-4PACz trong khi vẫn duy trì tốc độ chiết xuất điện tích cao và các đặc tính thụ động hóa tốt”.
Khái niệm pin mới đã được mô tả trong “Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells Above 30% Conversion Efficiency on Submicron-Sized Textured Czochralski-Silicon Bottom Cells with Improved Hole-Transport Layers”, được xuất bản trong ACS Applied Materials & Interfaces.
