Dẫn đầu bởi Giáo sư Ge Ziyi từ Viện công nghệ và kỹ thuật vật liệu Ningbo, hợp tác với Giáo sư Qu Bo từ Đại học Bắc Kinh, nhóm nghiên cứu tạo ra một lớp phủ đặc biệt, hay còn gọi là lớp thụ động, giúp cải thiện cách pin mặt trời perovskite chuyển đổi ánh sáng mặt trời thành điện năng.
Bước đột phá này có thể đưa pin mặt trời perovskite - công nghệ năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo đầy hứa hẹn - tiến gần hơn đến sử dụng trên quy mô lớn. Pin mặt trời mới của họ đạt hiệu suất kỷ lục 26,07%, một trong những hiệu suất cao nhất từng đạt được đối với loại vật liệu này.
Pin mặt trời perovskite hiện trở thành một trong những lĩnh vực nghiên cứu năng lượng mặt trời thú vị nhất, vì chúng có thể được sản xuất với chi phí thấp và hiệu quả hơn so với tấm pin mặt trời silicon truyền thống. Tuy nhiên, một thách thức lớn là duy trì hiệu suất và độ ổn định.
Các khiếm khuyết nhỏ trong lớp perovskite có thể gây mất năng lượng, trong khi các hóa chất sử dụng để khắc phục khiếm khuyết này thường làm hỏng bề mặt hay giảm tuổi thọ của pin. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu phát triển loại phân tử mới gọi là DCTP, một chất thụ động gốc bisphosphate.
Điểm độc đáo của DCTP là nó có thể hòa tan trong các dung môi có độ phân cực thấp, như toluene, chlorobenzene và chloroform, rất êm ái với vật liệu perovskite. Hầu hết chất thụ động hiện có đều yêu cầu dung môi mạnh, có độ phân cực cao, có thể gây hại cho cấu trúc mỏng manh của pin mặt trời trong quá trình xử lý.
Khi được sử dụng như lớp trung gian mỏng, DCTP hoạt động như lớp màng bảo vệ, che phủ các khiếm khuyết trên bề mặt và cải thiện cách các điện tích di chuyển bên trong pin. Nó cũng giúp cân bằng mức năng lượng giữa các lớp, cho phép dòng điện chạy mượt mà hơn.
Điều quan trọng nữa là lớp phủ mới ngăn chặn các ion hóa học có hại - như lithium hoặc iodide - lan truyền giữa các lớp dưới tác động của nhiệt, vốn là nguyên nhân chính gây giảm hiệu suất trong các thiết kế truyền thống.
Pin mặt trời được xử lý bằng DCTP không chỉ đạt hiệu suất ấn tượng 26,07% mà còn chứng minh độ ổn định đáng kể. Ngay cả sau 900 giờ ở nhiệt độ 65°C, thiết bị vẫn duy trì hơn 90% hiệu suất ban đầu. Những phát hiện này được công bố trên tạp chí Advanced Materials.
Thành tựu này lập kỷ lục mới cho pin mặt trời perovskite được xử lý bằng dung môi không phân cực. Nhìn xa hơn, nghiên cứu này mở ra hướng đi cho các công nghệ năng lượng mặt trời đáng tin cậy, hiệu suất cao, bền bỉ và dễ sản xuất hơn trong tương lai.
