Kỹ thuật mới nâng cao hiệu quả, tính bền vững của pin mặt trời perovskite trên quy mô lớn

Kỹ thuật này có chi phí thấp, đơn giản, tiết kiệm năng lượng và sẽ mở đường cho việc tạo ra pin mặt trời perovskite. Perovskite được sử dụng làm pin mặt trời vì nó hấp thụ ánh sáng rất hiệu quả. Điều này cho phép tạo ra các nguồn năng lượng mặt trời linh hoạt, nhẹ, có thể được tích hợp vào một loạt các công nghệ, chẳng hạn như cửa sổ của các tòa nhà hoặc xe cộ.

Pin mặt trời perovskite thay thế pin mặt trời silicon truyền thống với hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn

Aram Amassian, đồng tác giả của một bài báo trên làm việc và là giáo sư khoa học vật liệu và kỹ thuật tại Đại học Bang North Carolina cho hay “Chúng ta đang nói về một phương pháp sản xuất chất nền mẫu chỉ có có kích thước một hoặc hai cm vuông. Tuy nhiên, mọi người không nghĩ rằng nó có thể được dùng để mở rộng sản xuất phủ lên chất nền có kích thước hàng chục cm vuông. Thay vào đó, họ thường lựa chọn cho nhiều phương pháp khác nhưng những phương pháp khác lại tạo ra quang điện perovskite không hoạt động tốt như các màng mỏng được tạo ra bằng cách sử dụng lớp phủ spin."

Michael Grätzel, đồng tác giả của bài báo cho biết: “Những gì chúng tôi đã làm ở đây là chứng minh rằng bạn có thể sản xuất quang điện perovskite trên chất nền lớn. Nói cách khác, bạn có thể mở rộng quy mô sản xuất quang điện và duy trì hiệu suất tuyệt vời của hầu hết mọi loại màng mỏng perovskite được sản xuất bằng cách sử dụng lớp phủ spin."

Trước đây, mọi người nghĩ rằng lớp phủ spin không thể được sử dụng để sản xuất quang điện perovskite trên chất nền quy mô công nghiệp theo cách hiệu quả về mặt vật liệu vì bản chất của cả lớp phủ spin và perovskite. Lớp phủ quay bao gồm việc đặt một chất lỏng lên bề mặt của chất nền và sau đó quay chất liệu đó, để vật liệu lỏng trải khắp bề mặt. Tuy nhiên, khi perovskite được áp dụng bằng kỹ thuật này, các dung môi giữ perovskite ở trạng thái lỏng không bay hơi đủ nhanh. Điều này làm cho phần lớn perovskite bay ra ngoài rìa, có nghĩa là rất nhiều vật liệu perovskite bị lãng phí. Nó cũng dẫn đến độ dày không đều của perovskite trên bề mặt, cũng như một số vùng của perovskite mất nhiều thời gian hơn các vùng khác để khô.

Hong Zhang thuộc Viện Nghiên cứu École Polytechnique Fédérale de Lausanne, đồng tác giả của bài báo cho biết: “Phương pháp của chúng tôi giải quyết thách thức này bằng cách đưa vào một đồng dung môi cho phép perovskite lỏng trải đều và khô rất nhanh và đồng nhất. Kỹ thuật mới cũng làm giảm đáng kể chất thải và, bằng cách mở rộng, giảm các sản phẩm phụ độc hại liên quan đến sản xuất quang điện perovskite.

Aldo Di Carlo, đồng tác giả của bài báo và là giáo sư tại Đại học Rome Tor Vergata, cho biết: “Cái hay của kỹ thuật này là nhiều ngành đã sử dụng công nghệ phủ spin để sản xuất tất cả các loại sản phẩm. Công trình của chúng tôi chứng minh rằng những công nghệ hiện có này có thể được sử dụng để tạo ra các tế bào năng lượng mặt trời perovskite. Điều này thực sự có thể đẩy nhanh quá trình sản xuất và triển khai các tấm pin và tế bào năng lượng mặt trời perovskite."

Các cộng tác viên trong dự án trình diễn đã sử dụng kỹ thuật mới để tạo ra các mô-đun sản xuất có chiều ngang hàng chục cm với tính đồng nhất và hiệu suất tuyệt vời. “Nhóm của tôi hiện đang tập trung vào việc sử dụng tự động hóa quy trình và trí tuệ nhân tạo để xây dựng dựa trên công việc này và cải thiện hơn nữa hiệu quả, tính ổn định và tính bền vững của quang điện perovskite,” Amassian nói. "Chúng tôi hy vọng sẽ làm việc với tổ chức công và tư để tìm cách đẩy nhanh sự phát triển của công nghệ pin mặt trời perovskite." Công trình được thực hiện với sự hỗ trợ từ chương trình nghiên cứu và đổi mới Horizon 2020 của Liên minh Châu Âu, Quỹ Khoa học Quốc gia Thụy Sĩ, Bộ Phát triển Kinh tế Ý và Văn phòng Nghiên cứu Hải quân Hoa Kỳ.

Biên dịch: Thanh Tâm

Link: https://www.sciencedaily.com/releases/2022/01/220125093001.htm