Khắc phục sự cố tấm quang điện mặt trời perovskite bằng amoniac

Màng perovskite so với silicon là màng kết hợp của vật liệu hữu cơ và vô cơ, có cấu trúc tinh thể, nhẹ, linh hoạt, hiệu quả và tiết kiệm chi phí, nên rất lý tưởng cho việc chế tạo tấm quang điện mặt trời. Tuy nhiên, nó cũng sở hữu những nhược điểm cố hữu như độ đồng đều kém nếu quy mô lớn, nên việc thương mại hóa còn hạn chế.

Phần lớn các cải tiến về tấm quang điện mặt trời perovskite tập trung vào vật liệu gọi là methylammonium như một phần tử của lớp perovskite và các tấm quang điện mặt trời hoạt động tốt nhất được tạo ra cho đến nay đều dựa trên tiêu chí này. Tuy nhiên, ngày nay, khoa học cho rằng việc thay thế bằng vật liệu khác, formamidinium (Fa), có thể mang lại sự cân bằng tốt hơn về hiệu quả lẫn độ ổn định.

Amoniac được sử dụng để “chữa lành” các khiếm khuyết trong vật liệu perovskite (trên cùng), so với những màng khác không được xử lý. Nguồn: Nature Communications

Quan sát các phản ứng, nhóm đề tài có thể tính toán được amoniac có thể có tác dụng sửa chữa khuyết tật như mong muốn.

“Chúng tôi phát hiện thấy sự suy thoái của perovskite chứa formamidinium là do phản ứng giữa cation formamidinium và các amin béo, tạo ra amoniac”, Wang Xiao, đồng tác giả nghiên cứu cho hay.

Để tránh xảy ra các phản ứng phụ, các nhà nghiên cứu đã sử dụng amoniac thay vì khí metylamine để xử lý màng perovskite dựa trên formamidinium. Bằng công nghệ này, nhiệt độ được hạ thấp để màng perovskite có thể hấp thụ đủ amoniac để chuyển màng sang trạng thái trung gian có thể chảy được. Ở trạng thái dễ chảy, các khuyết tật và cấu trúc lỗ trong màng perovskite thô có thể được chữa lành.

Các nhà khoa học cũng lưu ý rằng cần giảm nhiệt độ xuống -15 độ C để tối ưu hóa quá trình khắc phục sự cố. Tế bào tốt nhất trong số này đạt hiệu suất chuyển đổi 23,21% và hiệu suất 22,22% đã được Viện Khoa học Trung Quốc chứng nhận.

Phương pháp khắc phục sự cố màng perovskite dựa trên formamidinium vừa được công bố trên tạp chí Nature Communications. Nhóm đề tài tin rằng, quy trình hàn gắn nói trên có thể áp dụng trong sản xuất đại trà mà không bị gián đoạn ở các công đoạn khác, và có thể chứng minh một mô-đun nhỏ perovskite với diện tích bề mặt 14 cm2, đạt hiệu suất chuyển đổi 20,61%. N

hóm đề tài hiện đang tập trung vào việc tích hợp quy trình này vào các thiết bị được thiết kế phù hợp để đưa vào ứng dụng trong các nhà máy và dây chuyền sản xuất.