Một nhóm các nhà khoa học người Canada gốc Mỹ đã sử dụng các phân tử bazơ Lewis để cải thiện khả năng thụ động bề mặt trong pin mặt trời perovskite.Nhóm nghiên cứu đã chế tạo một thiết bị có điện áp mạch hở cao và mức độ ổn định vượt trội.
Một nhóm nghiên cứu Mỹ-Canada đã chế tạo được perovskite đảo ngượcpin mặt trờibằng cách sử dụng các phân tử bazơ Lewis để thụ động hóa bề mặt.Các bazơ Lewis thường được sử dụng trong nghiên cứu năng lượng mặt trời perovskite để thụ động hóa các khuyết tật bề mặt trong lớp perovskite.Điều này có tác động tích cực đến sự liên kết mức năng lượng, động học tái hợp bề mặt, hành vi trễ và độ ổn định vận hành.
Các nhà khoa học cho biết: “Tính cơ bản của Lewis, tỷ lệ nghịch với độ âm điện, được kỳ vọng sẽ xác định năng lượng liên kết và sự ổn định của các bề mặt tiếp xúc cũng như ranh giới hạt”. cấp độ giao diện.“Một phân tử cơ sở Lewis với hai nguyên tử tặng electron có khả năng liên kết và kết nối các bề mặt và ranh giới mặt đất, mang lại tiềm năng tăng cường độ bám dính và tăng cường độ bền cơ học của pin mặt trời perovskite.”
Các nhà khoa học đã sử dụng phân tử bazơ diphosphine Lewis có tên là 1,3-bis(diphenylphosphino) propane (DPPP) để thụ động hóa một trong những perovskite halogenua hứa hẹn nhất – iodide chì formamidinium được gọi là FAPbI3 – để sử dụng trong lớp hấp thụ của tế bào.
Họ lắng đọng lớp perovskite trên lớp vận chuyển lỗ pha tạp DPPP (HTL) làm bằng oxit niken (II) (NiOx).Họ quan sát thấy rằng một số phân tử DPPP được hòa tan lại và phân tách ở cả bề mặt perovskite/NiOx và các vùng bề mặt perovskite, đồng thời độ kết tinh của màng perovskite được cải thiện.Họ cho biết bước này đã nâng caocơ khíđộ bền của bề mặt tiếp xúc perovskite/NiOx.
Các nhà nghiên cứu đã chế tạo tế bào với chất nền làm từ thủy tinh và oxit thiếc (FTO), HTL dựa trên NiOx, một lớpcarbazole thay thế methyl(Me-4PACz) là lớp vận chuyển lỗ trống, lớp perovskite, lớp mỏng phenethylammonium iodide (PEAI), lớp vận chuyển điện tử được làm từ Buckminsterfullerene (C60), lớp đệm thiếc(IV) oxit (SnO2) và một tiếp điểm kim loại làm bằng bạc (Ag).
Nhóm nghiên cứu đã so sánh hiệu suất của pin mặt trời pha tạp DPPP với một thiết bị tham chiếu chưa trải qua quá trình xử lý.Tế bào pha tạp đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng là 24,5%, điện áp mạch hở là 1,16 V và hệ số lấp đầy là 82%.Thiết bị không pha tạp đạt hiệu suất 22,6%, điện áp mạch hở 1,11 V và hệ số lấp đầy 79%.
Các nhà khoa học cho biết: “Sự cải thiện về hệ số lấp đầy và điện áp mạch hở đã xác nhận việc giảm mật độ khuyết tật ở giao diện phía trước NiOx/perovskite sau khi xử lý DPPP”.
Các nhà nghiên cứu cũng chế tạo một tế bào pha tạp có diện tích hoạt động 1,05 cm2 đạt được khả năng chuyển đổi năng lượnghiệu suất lên tới 23,9%và không bị suy giảm sau 1.500 giờ.
Nhà nghiên cứu Chongwen Li cho biết: “Với DPPP, trong điều kiện môi trường xung quanh – nghĩa là không cần sưởi ấm thêm – hiệu suất chuyển đổi năng lượng tổng thể của tế bào vẫn ở mức cao trong khoảng 3.500 giờ”.“Các pin mặt trời perovskite đã được xuất bản trước đây trong tài liệu có xu hướng cho thấy hiệu suất giảm đáng kể sau 1.500 đến 2.000 giờ, vì vậy đây là một cải tiến lớn.”
Nhóm gần đây đã nộp đơn xin cấp bằng sáng chế cho kỹ thuật DPPP, đã trình bày công nghệ tế bào trong “Thiết kế hợp lý của các phân tử cơ sở Lewis chopin mặt trời perovskite đảo ngược ổn định và hiệu quả,” được xuất bản gần đây trên tạp chí Science.Nhóm nghiên cứu bao gồm các học giả từ Đại học Toronto ở Canada, cũng như các nhà khoa học từ Đại học Toledo, Đại học Washington và Đại học Northwestern ở Hoa Kỳ.
Thời gian đăng: 27-02-2023