Perovskite, loại khoáng chứa nhiều canxi, titanat,, … đang nổi lên như một ứng viên tiềm năng để làm ra các cell pin mặt trời hiệu suất cao. Tuy nhiên, một trở ngại lớn nhất là nó lại quá mong manh.

.

Perovskite là loại khoáng chứa nhiều canxi, titanat, ... nếu được sử dụng làm cell pin mặt trời, có thể cho hiệu suất quang điện rất cao. Trong hình là sơ đồ cấu tạo củaPerovskite halogen kim loại.

Lớp hoạt động (active layer) trên cell pin mặt trời truyền thống thường được làm từ silicon; sau nhiều thập kỷ cải tiến, những thiết bị này đã đạt được hiệu suất [quang điện] hơn 20%. Trong khi loại cell làm bằng perovskite chỉ mất khoảng 10 năm để có hiệu suất tương tự. Ngoài ra, khi được kết hợp với nhau, silicon và perovskite còn cho hiệu suất lên đến 27,7%. Một ưu điểm nữa của perovskite là nó khá rẻ, dễ sản xuất, và mỏng tới mức có thể in hoặc phun lên bề mặt.

Nhưng tất nhiên vẫn sẽ có những hạn chế tồn tại. Perovskite nổi tiếng là kém ổn định, cho nên nó rất dễ bị hư hại bởi các yếu tố như thời tiết. Đó thực sự là thách thức khi những tấm panel ngoài trời thường xuyên phải tiếp xúc với nắng, gió, mưa bão, … Ngoài ra, cấu tạo phân tử của perovskite cũng không cho phép kỹ sư xếp nó chồng lên nhau thành lớp.

Nhưng giờ đây, một nhóm nghiên cứu tại Đại học Purdue đã tìm ra cách giúp vật liệu này trở nên ổn định hơn nhờ thêm vào cấu trúc bề mặt của nó một loại phân tử lớn, bền vững, … mang lại đặc tính hữu dụng trong việc chế tạo cell pin mặt trời hiệu suất cao. Cụ thể, việc bổ sung bithiophenylethylammonium (một loại polymer) lên bề mặt perovskite halogen đã làm các ion kim loại di chuyển ổn định hơn, từ đó ngăn không cho những liên kết hóa học trong phân tử vật liệu bị dễ dàng phá vỡ hoặc bị trộn lẫn với các lớp perovskite khác.

.

Việc bổ sung phân tử bithiophenylethylammonium lên trên bề mặtperovskite đã giúp khắc phục điểm yếu của loại vật liệu này.

“Sẽ rất khó để kết hợp những phần tốt nhất của lát perovskite A với phần tương tự của lát perovskite B, do các perovskite thường dễ bị trộn lẫn với nhau,” Brett Savoie, thành viên nhóm nghiên cứu cho biết. “Nhưng với giải pháp của chúng tôi, bạn thực sự có thể làm được điều không tưởng ấy,” ông tự tin.

Chưa hết, nghiên cứu còn chứng minh: việc bổ sung phân tử bithiophenylethylammonium sẽ giúp cho bề mặt perovskite trở nên bền hơn ở nhiệt độ cao tới 100°C (212°F). Đây là thuộc tính đặc biệt quan trọng đối với những tấm panel thường xuyên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời. Ngoài ra, điều này cũng làm tăng cường tính hữu ích của perovskite trong các thiết bị điện tử. Vì thế, đã có đề xuất nên đưa perovskites vào trong những transistor (bóng bán dẫn).

Kết quả của nghiên cứu đã được công bố trên Tạp chí Nature danh tiếng.

Nguồn: