Một nhóm nghiên cứu từ Đại học Swansea ở Vương quốc Anh, nghiên cứu xem môi trường sản xuất nhiều bụi ảnh hưởng như thế nào đến pin mặt trời perovskite. Họ phát hiện rằng, pin mặt trời perovskite có thể chịu được môi trường sản xuất nhiều bụi, nhưng vẫn hoạt động gần như các pin sản xuất trong phòng sạch sẽ, chỉ có suy giảm nhỏ ở một số chỉ số hiệu suất.
Kết quả nghiên cứu này cho thấy, có thể thúc đẩy phát triển các cơ sở sản xuất năng lượng tái tạo chi phí thấp, không cần điều kiện vô trùng, có khả năng đẩy nhanh quá trình sản xuất pin. Mặc dù vẫn cần phải kiểm tra xem điều này có hiệu quả như thế nào trên quy mô lớn hơn, nhưng kết quả này là bước tiến lớn đầu tiên, hướng đến tương lai năng lượng sạch, giá cả phải chăng.
Thí nghiệm tiến hành trong hộp bụi. Bụi được phủ lên thiết bị quang điện. Bụi thử nghiệm có kích thước hạt tương đương với tiêu chuẩn phòng sạch, với khoảng 90% thể tích nhỏ hơn 5 μm. Thiết bị được tiếp xúc với bụi trong khoảng 3 phút, tương đương thời gian tiếp xúc với bụi từ 24-66 giờ trong phòng thí nghiệm tiêu chuẩn và khu vực hành lang, hoặc từ 58-370 ngày trong các phòng sạch sẽ cấp độ khác nhau.
Hai loại thiết bị đã được thử nghiệm. Loại thứ nhất là một cấu trúc tiêu chuẩn trong phòng thí nghiệm, gồm oxit thiếc(IV) (SnO₂) làm lớp vận chuyển electron (ETL), methylammonium iodide chì (MAPI) làm lớp hấp thụ ánh sáng perovskite, spiro-MeOTAD làm lớp vận chuyển lỗ trống (HTL) và vàng làm điện cực trên cùng.
Loại thứ hai là một cấu trúc thiết lập cho tương lai được thiết kế để sản xuất quy mô lớn, gồm oxit thiếc(IV) (SnO₂), methylammonium iodide chì (MAPI), poly(3,4-ethylenedioxythiophene) (PEDOT) làm lớp vận chuyển lỗ trống (HTL) và carbon làm điện cực trên cùng, giúp nó tương thích với kỹ thuật sản xuất cuộn-cuộn.
Trong cả hai trường hợp, bụi được đưa vào ở các giai đoạn chế tạo khác nhau, cụ thể là trước khi lắng đọng lớp ETL, lớp hấp thụ perovskite hay lớp HTL, để đánh giá sự nhiễm bẩn ở mỗi giao diện ảnh hưởng đến hiệu suất thiết bị như thế nào. Đối với mỗi điều kiện, nhóm nghiên cứu chế tạo các thiết bị giống hệt nhau, không có bụi, trong môi trường phòng sạch, dùng làm mẫu tham chiếu.
Kết quả cho thấy, thiết bị sản xuất nơi có bụi hoạt động gần tương tự thiết bị sản xuất sạch, chỉ tổn thất hiệu suất ở mức hạn chế, rõ rệt nhất là mật độ dòng điện ngắn mạch, dẫn đến giảm nhẹ hiệu suất chuyển đổi năng lượng. Trong khi đó, điện áp mạch hở và hệ số lấp đầy hầu như không bị ảnh hưởng.
Các tinh thể perovskite chỉ đơn giản là phát triển xung quanh và trên các hạt bụi mà không ảnh hưởng đáng kể đến khả năng tạo ra dòng điện của thiết bị, các nhà nghiên cứu cho biết. Kết quả nghiên cứu này được công bố trong bài báo “Sản xuất pin mặt trời perovskite phẳng trong môi trường nhiều bụi”, đăng trên tạp chí Communications Materials.
Nghiên cứu này phần nào trả lời câu hỏi, có thể chế tạo pin mặt trời perovskite phẳng chất lượng tốt bên ngoài môi trường phòng sạch hay không. Kết quả cho thấy, ngay cả khi có nhiều hạt bụi không dẫn điện, thiết bị vẫn có thể hoạt động tốt, các nhà nghiên cứu cho hay. Phát hiện này cũng cho thấy, nếu cần thiết mở rộng quy mô lớn, cũng chỉ cần kiểm soát bụi ở mức độ tối thiểu là đủ.
