Pin mặt trời perovskite siêu bền, độ ổn định cao

Nhóm nghiên cứu từ Viện Helmholtz Erlangen-Nuremberg, Đức giới thiệu một biến thể có sự ổn định đặc biệt. Trong những thử nghiệm ở nhiệt độ cao và chiếu sáng hơn 1.450 giờ làm việc, tế bào pin điện perovskite vẫn giữ được 99% hiệu suất ban đầu.

TS Yicheng Zhao, thành viên nhóm nghiên cứu sử dụng Thiết bị Nghiên cứu Thông lượng Cao thử nghiệm các mẫu pin mặt trời perovskite.

Các lớp tế bào pin điện mặt trời perovskite chỉ dày vài trăm nanomet, có thể được áp dụng làm tăng hiệu quả cho những tế bào pin silicon thông thường. 

GS Christoph Brabec thuộc Viện Helmholtz Erlangen cho biết, gót chân Achilles của pin mặt trời perovskite là độ bền thấp. các modular silicon truyền thống khá bền. Sau hơn 20 năm sử dụng thực tế cũng giảm rất ít hiệu suất. Pin mặt trời perovskite thường mất hiệu quả chỉ sau vài ngày hoặc vài tuần. Các tế bào pin perovskite bị lão hóa, với hiệu suất giảm sau vài phút khi bật đèn trong phòng thí nghiệm.

Nhưng pin mặt trời, được giới thiệu trên tạp chí Nature Energy trải qua thử nghiệm chiếu sáng 1450 giờ với nhiệt độ cao 65 độ C trong phòng thí nghiệm, ổn định trong suốt thời gian thử nghiệm, giữ được 99% hiệu suất ban đầu. Theo GS Brabec ước tính, pin mặt trời perovskite mới phát triển có thể hoạt động hơn 20.000 giờ trong tình huống bình thường.

Các mẫu tế bào pin mặt trời Perovskite với buồng lão hóa tại Viện Helmholtz Erlangen-Nuremberg, thuộc Forschungszentrum Jülich. Ảnh: HI ERN / Kurt Fuchs

Trong quá trình tìm kiếm vật liệu phù hợp, các nhà khoa học thử nghiệm có hệ thống hàng trăm hỗn hợp perovskite khác nhau, tìm kiếm sự phù hợp bằng các phương pháp thông lượng cao.

Nhóm nhà khoa học sử dụng những hỗn hợp tốt nhất chế tạo tế bào pin. Một bước tối ưu hóa quan trọng khác là ổn định hóa những điểm tiếp xúc các lớp mỏng perovskite trong tế bào. Nhóm nghiên cứu sử dụng các hạt dopants ion hoặc các hạt nano oxit kim loại để tiếp xúc với tế bào, tham gia các phản ứng thứ cấp với nhiệt độ cao hơn.

TS Zhao cho biết, để tăng cường độ ổn định tại điểm tiếp xúc, nhóm nghiên cứu đóng gói toàn bộ điện cực trong lớp vỏ bảo vệ. Một cấu trúc polymer hai lớp mới, với mặt dưới không pha tạp chất và mặt trên được pha tạp chất pha tạp không ion, chống lại sự xuống cấp và đảm bảo duy trì sự tiếp xúc. Kiến ​​trúc rất nhạy cảm với perovskite, độ dẫn điện đặc biệt ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao.

Các nhà khoa học tiếp tục nghiên cứu nâng cao hiệu suất của tế bào pin perovskite. Với hiệu suất 20,9%, tế bào được thử nghiệm vẫn chưa khai thác hết tiềm năng và có thể đạt 24 đến 25%.