Sử dụng chất khử để cải thiện hiệu quả của pin mặt trời perovskite toàn phần

Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế từ Trung Quốc, Canada và Australia đã tìm ra được phương pháp có thể cải thiện hiệu quả pin mặt trời perovskite toàn phần thông qua việc sử dụng chất khử. Trong bài báo đăng trên tạp chí Nature Energy, nhóm nghiên cứu đã mô tả kỹ thuật thực hiện này của họ và cách thức các tế bào năng lượng mặt trời hoạt động hiệu quả.

Trong một nỗ lực nâng cao hiệu quả của các tấm pin mặt trời, giúp chúng có lợi thế cạnh tranh hơn so với nhiên liệu hóa thạch, các nhà khoa học đã chuyển sang sử dụng các nguyên liệu thô mới. Một trong những vật liệu này là perovskite - một khoáng chất chủ yếu bao gồm canxi titanat.

Một số nghiên cứu trước đây cũng đã chỉ ra rằng việc xếp chồng các tấm tế bào perovskite lên trên các tế bào silicon có thể tăng hiệu quả nhưng không đủ đảm bảo trong quá trình sử dụng.

Nhiều nghiên cứu gần đây đã tập trung vào việc thay thế hoàn toàn silicon bằng cách xếp chồng hai loại tế bào perovskite. Các nghiên cứu về vật liệu này đã chỉ ra rằng nó có thể tăng 30% hiệu suất của pin mặt trời. Để tạo ra chúng, các kỹ sư đã thêm một vài kim loại, trong hầu hết các trường hợp là hỗn hợp chì-thiếc. Tuy nhiên, thiếc bị dễ oxy hóa trong quá trình chế tạo, dẫn đến sự xuống cấp và giảm hiệu suất.

Trong nỗ lực mới này, các nhà nghiên cứu đã tìm ra cách để ngăn chặn quá trình oxy hóa và giảm tổn thất hiệu quả. Công việc của nhóm nghiên cứu là tìm kiếm một thứ gì đó liên quan để khi thêm vào thiếc vẫn giữ cho nó không bị oxy hóa.

Sau rất nhiều lần tìm kiếm và thử nghiệm, họ đã tìm thấy chất ức chế chất chống oxy hóa zwitterionic thường được gọi là chất khử FSA. Việc thêm nó vào hỗn hợp khi sản xuất tế bào perovskite chì-thiếc đã ngăn chặn quá trình oxy hóa và không can thiệp vào hoạt động của pin mặt trời theo những cách khác. Họ cũng nhận thấy quá trình oxy hóa và suy thoái không xảy ra sau đó do đó các nhà nghiên cứu đã có thể tạo ra các pin mặt trời perovskite toàn phần với hiệu suất được cải thiện.

Với nỗ lực cao nhất của mình, họ đã tạo ra một tế bào nối đơn 1,05cm² với hiệu suất là 21,7%. Sau đó, họ tạo ra một tế bào xếp chồng lên sử dụng chất khử và đã được Phòng thí nghiệm JET chứng nhận là có hiệu suất 24,2.

Nhóm cũng tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời lớn hơn để xác nhận rằng chúng có thể được chế tạo theo tiêu chuẩn công nghiệp - mặc dù họ thừa nhận rằng cần thiết có các phương pháp sản xuất mới để tạo ra loại pin mặt trời mới. Họ cũng lưu ý rằng cần phải thử nghiệm nhiều hơn để đảm bảo các tế bào có thể chịu được các điều kiện trong thế giới thực.

Theo Vista.gov.vn