Điều chỉnh sản xuất đơn giản làm giảm sự xuống cấp pin điện mặt trời perovskite

12:22 | 18/03/2022

616 lượt xem

Theo dõi PetroTimes trên

(PetroTimes) - Pin điện mặt trời perovskite có xu hướng suy thoái dưới ánh sáng mặt trời nhanh hơn nhiều so với pin silicon, dẫn đến hiệu quả chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng giảm xuống. Các nhà khoa học chứng minh, với một điều chỉnh đơn giản trong sản xuất có thể làm giảm sự xuống cấp này.

Cụ thể, các nhà khoa học vật liệu thuộc Trường Kỹ thuật UCLA Samueli và các đồng nghiệp từ 5 trường đại học trên thế giới đã nghiên cứu và phát hiện nguyên nhân khiến pin năng lượng mặt trời perovskite suy giảm hiệu suất dưới ánh nắng mặt trời.

Nghiên cứu do Yang Yang, GS khoa học vật liệu và kỹ thuật của UCLA Samueli lãnh đạo. Kết quả được trình bày chi tiết trong một báo cáo khoa học, đăng trên tạp chí Nature.

GS Yang cho biết, các tế bào năng lượng mặt trời trên cơ sở perovskite có xu hướng suy thoái dưới ánh sáng mặt trời nhanh hơn nhiều so với pin silicon, dẫn đến hiệu quả chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng giảm xuống theo thời gian.

Nhóm nghiên cứu do UCLA dẫn đầu phát hiện được, kỹ thuật xử lý bề mặt để nâng cao hiệu suất chuyển đổi năng lượng trong quá trình chế tạo pin mặt trời perovskite đã vô tình lắng đọng một lớp ion hữu cơ khiến bề mặt giàu điện tử hơn và mang điện tích âm quá cao, hình thành bẫy tiềm năng đối với các điện tử mang năng lượng.

Điều chỉnh sản xuất đơn giản làm giảm sự xuống cấp pin điện mặt trời perovskite

Pin mặt trời perovskite.

Do đó làm mất ổn định sự sắp xếp có trật tự các nguyên tử, khiến pin mặt trời perovskite theo thời gian nhanh chóng suy thoái và giảm hiệu quả. Nhược điểm này khiến pin không phù hợp cho thương mại hóa.

Nhóm nghiên cứu đã chứng minh, một điều chỉnh sản xuất đơn giản sẽ khắc phục nguyên nhân của sự xuống cấp, giải quyết rào cản lớn nhất trong việc thương mại hóa công nghệ pin mặt trời màng mỏng.

Nhóm nghiên cứu đưa ra cách giải quyết sự xuống cấp của tế bào pin bằng giải pháp ghép nối các ion tích điện dương với ion tích điện âm để xử lý bề mặt. Sự kết nối này cho phép bề mặt trung tính và ổn định hơn, đồng thời giữ nguyên tính toàn vẹn những xử lý bề mặt ngăn ngừa khuyết tật.

Nhóm nghiên cứu thử nghiệm độ bền của những tế bào quang điện perovskite tại phòng thí nghiệm trong điều kiện lão hóa tăng tốc và hệ thống chiếu sáng 24/7 được thiết kế tương tự ánh sáng mặt trời. Các tế bào pin mặt trời perovskite giữ được 87% hiệu suất chuyển đổi ánh sáng thành điện năng trong hơn 2.000 giờ. Trong khi đó, các tế bào năng lượng mặt trời được sản xuất không sửa đổi giảm xuống 65% hiệu suất ban đầu sau khi thử nghiệm trong cùng thời gian và điều kiện.

Các tế bào năng lượng mặt trời perovskite được xử lý theo cách mới trở thành pin ổn định nhất về hiệu suất từ trước đến nay.

Perovskite là vật liệu được đánh giá có nhiều tiềm năng ứng dụng trong quang điện, hứa hẹn trở thành mũi nhọn trong nghiên cứu và sản xuất pin mặt trời.

Theo tính toán của các chuyên gia, pin mặt trời perovskite thay thế pin mặt trời silicon truyền thống và nó được xem như là thế hệ mới của pin mặt trời với hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn nhưng chi phí đầu tư và sản xuất thấp hơn nhiều so với pin mặi trời silicon truyền thống.

Pin perovskite sở hữu nhiều ưu điểm nổi bật như nguồn khoáng vật phong phú, dễ chế tạo bằng nguyên liệu rẻ tiền ở nhiệt độ thấp, màng mỏng được chế tạo ra có giá trị cấu trúc tương đương với những loại pin silic đắt tiền được chế tạo cầu kì. Hơn nữa, những tấm pin sử dụng vật liệu này mỏng và linh động hơn dòng pin silic nên có thể dùng để chế tạo các thiết bị nhẹ, có thể uốn cong và những tấm pin mặt trời nhiều màu sắc với độ trong khác nhau.