Tiến bộ mới trong công nghệ pin mặt trời
Thứ tư, 07/12/2016
Trong những năm gần đây, tầm quan trọng của các nguồn năng lượng tái tạo đã trở nên rõ ràng hơn. Tuy nhiên, khai thác có hiệu quả năng lượng mặt trời là một nhiệm vụ khó khăn. Các tế bào năng lượng mặt trời silicon lại rất tốn kém để sản xuất trên quy mô công nghiệp. Một nghiên cứu từ Cơ sở vật liệu năng lượng và Khoa học bề mặt tại Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST), do Giáo sư Yabing Qi dẫn đầu, đã tập trung vào việc sử dụng lớp màng perovskite trong các tế bào năng lượng mặt trời.
Trong những năm gần đây, tầm quan trọng của các nguồn năng lượng tái tạo đã trở nên rõ ràng hơn. Tuy nhiên, khai thác có hiệu quả năng lượng mặt trời là một nhiệm vụ khó khăn. Các tế bào năng lượng mặt trời silicon lại rất tốn kém để sản xuất trên quy mô công nghiệp. Một nghiên cứu từ Cơ sở vật liệu năng lượng và Khoa học bề mặt tại Viện Khoa học và Công nghệ Okinawa (OIST), do Giáo sư Yabing Qi dẫn đầu, đã tập trung vào việc sử dụng lớp màng perovskite trong các tế bào năng lượng mặt trời.
Để ứng dụng trong các tế bào năng lượng mặt trời, lớp màng perovskite phải có khả năng thu năng lượng mặt trời với năng suất cao, chi phí-hiệu quả, tương đối dễ dàng để sản xuất, và có khả năng chịu được môi trường ngoài trời trong một thời gian dài. Tiến sĩ Yan Jiang làm việc tại phòng thí nghiệm của giáo sư Qi gần đây đã công bố nghiên cứu trên Tạp chí Materials Horizons có thể giúp tăng hiệu quả của lớp màng perovskite.
Ông phát hiện ra rằng việc sử dụng một giải pháp methylamine ủ bằng tháp có thể làm giảm các vấn đề liên quan đến biên hạt. Các biên hạt biểu hiện như khoảng cách giữa các tinh thể và có thể dẫn đến tái tổ hợp vật mang không mong muốn. Đây là điều phổ biến trong các lớp màng perovskite và có thể làm giảm hiệu quả, do đó việc cải thiện vấn đề biên hạt là cần thiết để duy trì hiệu suất thiết bị cao. Các tế bào năng lượng mặt trời của Jiang đã hợp nhất ranh giới hạt, giảm tái tổ hợp vật mang, và cho thấy hiệu suất chuyển đổi xuất sắc khoảng 18,4%. Lớp màng perovskite đã được xử lý của ông cũng cho thấy sự ổn định đặc biệt và độ tái lập, giúp phương pháp của ông trở nên hữu ích cho sản xuất công nghiệp các tế bào năng lượng mặt trời.
Một trong những nhược điểm lớn nhất khi sử dụng perovskites so với silicon trong các tế bào năng lượng mặt trời là tuổi thọ tương đối ngắn. Để tạo ra một tế bào năng lượng mặt trời có thể chịu được môi trường ngoài trời trong một thời gian dài, cần xác định sản phẩm chủ yếu khi phân hủy perovskite. Nghiên cứu trước đó trên lớp màng perovskite cho kết quả các sản phẩm khí từ quá trình nhiệt phân vật liệu này là methylamine (CH3NH2) và hydro iodide (HI).
Tuy nhiên, nghiên cứu mới của Tiến sĩ Emilio J. Juarez-Perez, làm việc tại phòng thí nghiệm của giáo sư Qi, được xuất bản trên tờ Energy & Environmental Science, lại cho thấy các sản phẩm khí chính của quá trình nhiệt phân là methyliodide (CH3I) và amoniac (NH3). Tiến sĩ Juarez-Perez sử dụng một sự kết hợp của phân tích nhiệt trọng lực khác nhau và khối phổ để xác định chính xác khối lượng mất mát và tính chất hóa học của các sản phẩm này. Bởi vì các sản phẩm nhiệt phân hiện nay đã được xác định một cách chính xác, các nhà nghiên cứu có thể tìm cách để ngăn chặn sự xuống cấp của vật liệu, giúp nguyên liệu ổn định hơn khi sử dụng trong tương lai.
Ông phát hiện ra rằng việc sử dụng một giải pháp methylamine ủ bằng tháp có thể làm giảm các vấn đề liên quan đến biên hạt. Các biên hạt biểu hiện như khoảng cách giữa các tinh thể và có thể dẫn đến tái tổ hợp vật mang không mong muốn. Đây là điều phổ biến trong các lớp màng perovskite và có thể làm giảm hiệu quả, do đó việc cải thiện vấn đề biên hạt là cần thiết để duy trì hiệu suất thiết bị cao. Các tế bào năng lượng mặt trời của Jiang đã hợp nhất ranh giới hạt, giảm tái tổ hợp vật mang, và cho thấy hiệu suất chuyển đổi xuất sắc khoảng 18,4%. Lớp màng perovskite đã được xử lý của ông cũng cho thấy sự ổn định đặc biệt và độ tái lập, giúp phương pháp của ông trở nên hữu ích cho sản xuất công nghiệp các tế bào năng lượng mặt trời.
Một trong những nhược điểm lớn nhất khi sử dụng perovskites so với silicon trong các tế bào năng lượng mặt trời là tuổi thọ tương đối ngắn. Để tạo ra một tế bào năng lượng mặt trời có thể chịu được môi trường ngoài trời trong một thời gian dài, cần xác định sản phẩm chủ yếu khi phân hủy perovskite. Nghiên cứu trước đó trên lớp màng perovskite cho kết quả các sản phẩm khí từ quá trình nhiệt phân vật liệu này là methylamine (CH3NH2) và hydro iodide (HI).
Tuy nhiên, nghiên cứu mới của Tiến sĩ Emilio J. Juarez-Perez, làm việc tại phòng thí nghiệm của giáo sư Qi, được xuất bản trên tờ Energy & Environmental Science, lại cho thấy các sản phẩm khí chính của quá trình nhiệt phân là methyliodide (CH3I) và amoniac (NH3). Tiến sĩ Juarez-Perez sử dụng một sự kết hợp của phân tích nhiệt trọng lực khác nhau và khối phổ để xác định chính xác khối lượng mất mát và tính chất hóa học của các sản phẩm này. Bởi vì các sản phẩm nhiệt phân hiện nay đã được xác định một cách chính xác, các nhà nghiên cứu có thể tìm cách để ngăn chặn sự xuống cấp của vật liệu, giúp nguyên liệu ổn định hơn khi sử dụng trong tương lai.
Văn phòng CPSI