Ảnh minh họa về cell pin mặt trời perovskite
(xanh lơ) với một lớp vật liệu mới (xám) bên dưới, giúp tăng cường hiệu suất bằng
cách tạo ảnh phản xạ của các cặp electron-lỗ (đỏ và xanh dương) (Ảnh: Chloe Zhang)Trong hơn một thế kỷ qua, silic đã trở thành vật liệu cơ bản
để chế tạo pin mặt trời, nhờ vào sự phong phú và hiệu suất chuyển đổi ánh sáng
thành dòng điện của nó. Nhưng chỉ trong thập kỷ qua, một ứng viên mới đã nhanh
chóng thăng hạng: perovskite, rẻ hơn nhiều và đã bắt kịp silic xét về hiệu suất.
Nay một nghiên cứu mới đã tăng hiệu suất của perovskite lên
gấp 3,5 lần mà thậm chí không cần điều chỉnh vật liệu. Thay vào đó, nhóm phát
hiện ra rằng việc thêm một lớp vật liệu khác bên dưới nó có thể thay đổi tương
tác của các electron trong perovskite, làm giảm quá trình tiêu hao năng lượng.
Perovskite và các vật liệu quang điện khác tạo ra điện bằng
cách cho phép ánh sáng mặt trời kích thích các electron trong vật liệu khiến
chúng bật ra khỏi nguyên tử, sẵn sàng được điều dẫn để tạo ra dòng điện. Nhưng
đôi khi, các electron rơi trở lại vào các “lỗ” mà chúng để lại, làm giảm dòng
điện tổng thể và do đó làm giảm hiệu suất của vật liệu. Đây là thứ được gọi là
tái hợp electron.
Các nhà nghiên cứu nhận thấy rằng họ có thể giảm đáng kể sự
tái hợp electron trong perovskite bằng cách đặt nó trên một chất nền được tạo
thành từ một bạc hoặc xen kẽ lớp bạc và lớp ôxít nhôm. Nhóm nghiên cứu cho biết
làm như vậy sẽ tạo ra một loại gương tạo ra hình ảnh đảo ngược của các cặp electron-lỗ
trống, làm giảm khả năng các electron tái hợp với các lỗ. Trong các thử nghiệm,
các kỹ sư đã chỉ ra rằng việc thêm các lớp này giúp tăng 3,5 lần hiệu suất chuyển
đổi ánh sáng.
“Một mảnh kim loại có thể thực hiện nhiều công việc của kỹ
thuật hóa học phức tạp trong phòng thí nghiệm ướt. Khi vật liệu perovskite mới
xuất hiện, chúng tôi có thể sử dụng phương pháp dựa trên vật lý của mình để
nâng cao hơn nữa hiệu suất của chúng”, tác giả dẫn đầu nghiên cứu Chunlei Guo cho
biết.
LH (Đại học Rochester)