Hợp chất từ long não giúp tăng gấp đôi tuổi thọ pin mặt trời perovskite

Trong một bước phát triển thú vị về năng lượng xanh, các nhà khoa học Hàn Quốc khám phá ra cách chế tạo pin mặt trời vừa hiệu quả hơn, vừa bền hơn, bằng cách sử dụng hợp chất có nguồn gốc từ cây long não.

Nghiên cứu do Giáo sư Changduk Yang và nhóm của ông tại Trường kỹ thuật năng lượng và hóa học thuộc Viện khoa học và công nghệ quốc gia Ulsan (UNIST) Hàn Quốc thực hiện, tập trung vào việc cải tiến pin mặt trời perovskite, loại pin mặt trời hiệu suất cao, giá thành rẻ, nhưng bị hạn chế về độ bền và độ ổn định.

Pin mặt trời perovskite được chế tạo từ các màng mỏng chứa nhiều tinh thể nhỏ. Các tinh thể này càng lớn và có trật tự thì pin mặt trời hoạt động càng tốt. Tuy nhiên, việc làm cho các tinh thể này đồng nhất là một vấn đề khó khăn.

Các nhà khoa học thường sử dụng chất phụ gia để giúp các tinh thể hình thành đúng cách, nhưng những chất phụ gia đó có thể để lại chất cặn nhỏ làm suy yếu sản phẩm cuối cùng. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu chuyển sang dùng camphorquinone (CQ), hợp chất có nguồn gốc từ long não, được chiết xuất tự nhiên từ cây long não.

Không giống như nhiều chất phụ gia khác, CQ không để lại bất kỳ cặn nào. Thay vào đó, nó bay hơi từ từ qua hai giai đoạn trong quá trình sản xuất, đầu tiên giúp các tinh thể hình thành đều, sau đó biến mất hoàn toàn trong lần gia nhiệt thứ hai.

Điều này có nghĩa là không có vật liệu nào còn sót lại, bị kẹt trong màng pin mặt trời, giúp tạo ra cấu trúc tinh khiết và ổn định hơn. Tính chất độc đáo này cho phép nhóm nghiên cứu sản xuất các màng perovskite chất lượng cao.

Kết quả nói lên điều đó. Pin mặt trời sản xuất dựa trên CQ này đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng 25,2%, so với 23,0% đối với pin không có chất phụ gia. Quan trọng hơn nữa, pin mặt trời cải tiến này giữ được hơn 90% hiệu suất sau 1.000 giờ sử dụng liên tục dưới ánh sáng mặt trời mô phỏng. Tuổi thọ này cao gấp đôi so với tuổi thọ của phiên bản tiêu chuẩn.

Việc giải quyết vấn đề độ ổn định của pin mặt trời perovskite bằng vật liệu có nguồn gốc tự nhiên, thân thiện với môi trường như long não, là bước tiến lớn trong việc làm cho năng lượng mặt trời sạch hơn, mạnh hơn, tiết kiệm chi phí và thúc đẩy phát triển năng lượng bền vững. Nghiên cứu này được công bố trên tạp chí Energy & Environmental Science.