Nhóm nghiên cứu từ Viện Hàn lâm Khoa học Trung Quốc (CAS) dẫn đầu đã phát triển một lớp perovskite 2 chiều siêu mỏng bên trong các thiết bị 3 chiều thông thường.
Một bước đột phá về giao diện ẩn đã giúp pin mặt trời perovskite đạt hiệu suất vượt quá 26%.
Phương pháp này không chỉ tăng cường quá trình kết tinh màng mà còn giảm nồng độ khuyết tật tại các giao diện ẩn hơn 90%, từ đó cải thiện đáng kể hiệu suất và độ ổn định lâu dài của pin. Khi kết hợp với một chất phụ gia hóa học mới có khả năng ức chế các gốc tự do gây hại trong màng perovskite, hiệu suất pin mặt trời mà nhóm nghiên cứu đạt được lên đến hơn 26%.
Được biết, một trong những thách thức lớn nhất đối với pin mặt trời perovskite là mật độ khuyết tật cao hình thành trên bề mặt lớp perovskite làm giảm công suất đầu ra và đẩy nhanh quá trình xuống cấp. Nhóm nghiên cứu cho biết, các nỗ lực trước đây nhằm giảm thiểu vấn đề này thường gặp khó khăn trong việc kiểm soát vị trí hình thành các pha perovskite hai chiều.
Để khắc phục vấn đề, nhóm đã phát triển một phương pháp kỹ thuật giao diện có mục tiêu. Họ sử dụng axit thioglycolic (TGA) và oleylamine (OAm) để tạo ra một lớp vận chuyển điện tử mới gọi là SnO₂-TGA-OAm. Quá trình trao đổi cation với formamidinium iodide (FAI) chỉ được kích hoạt trong quá trình ủ nhiệt lớp perovskite, dẫn đến sự hình thành cấu trúc dị thể perovskite 2D/3D ở lớp giao diện phía dưới mà không làm phá vỡ cấu trúc tinh thể bên trong.
Điều này mở ra một tương lai mới cho ngành năng lượng điện mặt trời.
Kết quả nghiên cứu cho thấy, các tế bào tích hợp lớp mới đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng lên tới 26,19% trong các thiết bị nhỏ 0,09 cm². Khi mở rộng quy mô, một mô-đun với khẩu độ 21,54 cm² đạt hiệu suất 23,44%, trong khi mô-đun lớn hơn 64,80 cm² vẫn duy trì hiệu suất cao 22,22%.
Zhao Qiangqiang, tác giả chính của nghiên cứu, cho biết: “Những giá trị này nằm trong số những hiệu suất cao nhất được báo cáo cho đến nay đối với các pin mặt trời kích thước nhỏ và các mô-đun dựa trên các mối nối dị thể perovskite 2D/3D”.
Theo nhóm nghiên cứu, quy trình này rất phù hợp để chuyển đổi từ chế tạo trong phòng thí nghiệm sang sản xuất công nghiệp, đồng thời cải thiện độ ổn định hoạt động lâu dài. Bước tiến này được kỳ vọng sẽ thúc đẩy quá trình thương mại hóa công nghệ quang điện perovskite trong tương lai.
