Uốn cong dải lớn ở giao diện SnS mở ra cơ hội cho pin mặt trời màng mỏng hiệu quả cao

Uốn cong dải lớn ở giao diện SnS mở ra cơ hội cho pin mặt trời màng mỏng hiệu quả cao

    Uốn cong dải lớn ở giao diện SnS mở ra cơ hội cho pin mặt trời màng mỏng hiệu quả cao
    bởi Đại học Tohoku

    Large band bending at SnS interface opens door for highly efficient thin-film solar cells
    (a) Sơ đồ giao diện giữa màng mỏng đơn tinh thể SnS/MoO3 được phân tích trong nghiên cứu này. (b) Một mẫu thực sự được sử dụng để đo quang phổ quang điện tử. Một số tinh thể đơn lẻ được cố định trên một tấm thép không gỉ. ( c ) Sơ đồ dải năng lượng sơ đồ của giao diện hiện tại trong đó dải SnS thể hiện sự uốn cong lớn. Ảnh: Issei Suzuki và cộng sự.


    Pin mặt trời thiếc sunfua (SnS) đã cho thấy nhiều hứa hẹn trong việc gấp rút phát triển pin mặt trời màng mỏng thân thiện với môi trường hơn. Tuy nhiên, trong nhiều năm, pin mặt trời SnS đã phải vật lộn để đạt được hiệu suất chuyển đổi cao. Để khắc phục điều này, một giao diện SnS thể hiện sự uốn cong dải lớn là cần thiết, điều mà một nhóm nghiên cứu gần đây đã đạt được.

    Với nỗ lực hướng tới tính trung hòa carbon ngày càng tăng và do xu hướng đáng lo ngại về nhiệt độ tăng và thảm họa thiên nhiên do sự nóng lên toàn cầu tiếp tục gây ra, pin mặt trời sẽ đóng vai trò then chốt trong quá trình chuyển đổi của thế giới sang năng lượng tái tạo.

    Giờ đây, một nhóm nghiên cứu đã đặt ra con đường đạt được điện áp mạch hở cao hơn trong pin mặt trời thiếc sunfua (SnS), từ đó nhận ra tiềm năng tiềm ẩn của chúng dưới dạng vật liệu mặt trời màng mỏng.

    Pin mặt trời màng mỏng, bao gồm các chất bán dẫn hỗn hợp có khả năng hấp thụ ánh sáng mạnh, cần ít nguyên liệu thô hơn nên sản xuất chúng nhẹ hơn và rẻ hơn.

    SnS là một trong những vật liệu pin mặt trời màng mỏng như vậy có thông tin thân thiện với môi trường, vì nó không chứa các nguyên tố hiếm hoặc độc hại. Tuy nhiên, trong những năm gần đây, các nhà nghiên cứu đã bắt đầu đặt câu hỏi về tiền đề này vì mặc dù đã có hơn 20 năm nghiên cứu về chúng, hiệu suất chuyển đổi của chúng chỉ đạt 5% do điện áp mạch hở thấp.

    Nhóm do Trợ lý Giáo sư Issei Suzuki, từ Viện Nghiên cứu Đa ngành về Vật liệu Tiên tiến của Đại học Tohoku, dẫn đầu, đã trình diễn thành công giao diện SnS thể hiện khả năng uốn dải lớn—điều cần thiết để thu được điện áp mạch hở cao hơn.

    Suzuki cho biết: "Chúng tôi đã sử dụng quang phổ quang điện tử để phân tích cấu trúc điện tử của giao diện nơi oxit molypden được lắng đọng trên một tinh thể đơn SnS". "Chúng tôi xác nhận rằng trạng thái giao diện đạt được điện áp hở mạch cao."

    Đây cũng không phải là bước đột phá đầu tiên của Suzuki về pin mặt trời màng mỏng SnS. Vào tháng 12 năm 2021, anh lãnh đạo một nhóm khác sản xuất màng mỏng SnS loại n đầu tiên trên thế giới. Điều này cho phép các liên kết đồng âm được hình thành trong các màng mỏng.

    Đối với nghiên cứu hiện tại, nhóm cũng đã đề xuất một phương pháp chế tạo các giao diện phù hợp với pin mặt trời màng mỏng SnS, bao gồm giảm sự thiếu hụt lưu huỳnh trong màng mỏng SnS và sử dụng cấu trúc tiếp xúc đồng thể trong các lớp loại n và loại p của chúng.

    "Trong tương lai gần, chúng tôi hy vọng sẽ chế tạo được pin mặt trời homojunction với hiệu suất chuyển đổi cao," Suzuki nói thêm.

    Chi tiết về nghiên cứu của nhóm đã được công bố trên Tạp chí Hóa học Vật lý C.

    Zalo
    Hotline