Thứ năm, 22/09/2022 14:25
Vật liệu perovskite nâng cao hiệu suất của pin mặt trời
Mới đây, nhóm nghiên cứu của GS Yusheng Lei tại Đại học California San Diego (Hoa Kỳ) đã phát triển một loại pin mặt trời mới có hiệu suất cao hơn các loại pin mặt trời hiện tại. Pin mặt trời này được chế tạo bằng vật liệu perovskite (tên một loại quặng gồm canxi, titan và oxy) có kích thước mỏng, không chứa chì, sử dụng kỹ thuật epitaxy hóa học để chế tạo mạng lưới tinh thể siêu mạng. Cấu trúc mạng lưới tinh thể siêu mạng bao gồm các giếng lượng tử perovskite được sắp xếp theo chiều dọc và đan chéo nhau. Cấu trúc đan chéo này làm cho động lực học hạt tải điện của vật liệu hiệu quả hơn.
Cấu trúc siêu mạng của vật liệu cho phép các thành phần khác nhau của pin mặt trời tích hợp theo hướng thẳng đứng, tạo ra cấu trúc băng tần kép có quy mô nguyên tử. Dưới ánh sáng, các electron bị kích thích có thể chuyển từ vùng năng lượng cấm nhỏ hơn sang một vùng năng lượng cấm lớn hơn trước khi cân bằng để thay đổi mức Fermi trong pin mặt trời siêu mỏng. Điều này góp phần làm cho điện áp mạch hở cao hơn.
Theo các nhà nghiên cứu, pin mặt trời sử dụng vật liệu perovskite đạt hiệu suất tối đa 12,36% (hiệu suất cao nhất của pin mặt trời hiện tại là 8,82%), có điện áp hở mạch bất thường là 0,967 V, cao hơn giới hạn lý thuyết là 0,802 V. Điều này chứng minh pin mặt trời sử dụng vật liệu perovskite đạt hiệu quả cao hơn, cho phép tạo ra nhiều điện hơn từ các tấm pin mặt trời hiện có hoặc tạo ra cùng một lượng điện từ các tấm pin mặt trời nhỏ và chi phí thấp hơn.
Mai Văn Thủy (theo techxplore.com)