(Tin tức Nanowerk) Các nhà khoa học từ Đại học Quốc gia Singapore (NUS) đã phát triển một loại pin mặt trời song song perovskite/Si ba điểm nối mới có thể đạt được hiệu suất chuyển đổi năng lượng kỷ lục thế giới được chứng nhận là 27.1% trên diện tích hấp thụ năng lượng mặt trời là 1 cm vuông, đại diện cho pin mặt trời song song perovskite/Si ba điểm nối hoạt động tốt nhất cho đến nay. Để đạt được điều này, nhóm nghiên cứu đã thiết kế một loại vật liệu mới tích hợp cyanate perovskite pin mặt trời ổn định và tiết kiệm năng lượng. Pin mặt trời có thể được chế tạo thành nhiều hơn hai lớp và được lắp ráp để tạo thành pin mặt trời đa chức năng để tăng hiệu quả. Mỗi lớp được làm bằng vật liệu quang điện khác nhau và hấp thụ năng lượng mặt trời trong một phạm vi khác nhau. Tuy nhiên, công nghệ pin mặt trời đa điểm nối hiện nay đặt ra nhiều vấn đề như tổn thất năng lượng dẫn đến điện áp thấp, thiết bị không ổn định trong quá trình hoạt động. Để vượt qua những thách thức này, Trợ lý Giáo sư Hou Yi đã dẫn đầu một nhóm các nhà khoa học từ Trường Cao đẳng Thiết kế và Kỹ thuật NUS (CDE) và Viện Nghiên cứu Năng lượng Mặt trời Singapore (SERIS) lần đầu tiên chứng minh sự tích hợp thành công của cyanate vào perovskite. pin mặt trời để phát triển pin mặt trời song song perovskite/Si ba điểm nối tiên tiến vượt qua hiệu suất của các pin mặt trời đa điểm nối tương tự khác. Phó giáo sư Hou là Giáo sư trẻ của Tổng thống tại Khoa Kỹ thuật Hóa học và Sinh học phân tử thuộc CDE, đồng thời là Trưởng nhóm tại SERIS, một viện nghiên cứu cấp đại học ở NUS. “Đáng chú ý, sau 15 năm nghiên cứu liên tục trong lĩnh vực pin mặt trời dựa trên perovskite, công trình này là bằng chứng thực nghiệm đầu tiên về việc đưa cyanate vào perovskite để tăng tính ổn định cấu trúc của nó và cải thiện hiệu suất chuyển đổi năng lượng,” PGS. Hầu. Quá trình thử nghiệm dẫn đến khám phá mang tính đột phá này đã được công bố trên tạp chí Thiên nhiên (“Pin mặt trời ba điểm nối với cyanate trong perovskites vùng cấm cực rộng”).
Các nhà nghiên cứu của NUS đã tích hợp thành công anion mới, cyanate, vào cấu trúc perovskite, đây là bước đột phá quan trọng trong việc chế tạo pin mặt trời song song perovskite/Si ba điểm nối mới. (Ảnh: NUS)
Chế tạo công nghệ pin mặt trời tiết kiệm năng lượng
Sự tương tác giữa các thành phần của cấu trúc perovskite xác định phạm vi năng lượng mà nó có thể đạt tới. Việc điều chỉnh tỷ lệ của các thành phần này hoặc tìm chất thay thế trực tiếp có thể giúp điều chỉnh phạm vi năng lượng của perovskite. Tuy nhiên, nghiên cứu trước đây vẫn chưa tạo ra được công thức perovskite với dải năng lượng cực rộng và hiệu quả cao. Trong công trình được công bố gần đây, nhóm NUS đã thử nghiệm cyanate, một loại pseudohalide mới, để thay thế bromide – một ion thuộc nhóm halogenua thường được sử dụng trong perovskite. Tiến sĩ Liu Shunchang, Nghiên cứu viên trong nhóm của Phó Giáo sư Hou, đã sử dụng nhiều phương pháp phân tích khác nhau để xác nhận sự tích hợp thành công của cyanate vào cấu trúc perovskite và chế tạo pin mặt trời perovskite tích hợp cyanate. Phân tích sâu hơn về cấu trúc nguyên tử của perovskite mới đã cung cấp - lần đầu tiên - bằng chứng thực nghiệm cho thấy việc kết hợp cyanate đã giúp ổn định cấu trúc của nó và hình thành các tương tác quan trọng trong perovskite, chứng minh nó là chất thay thế khả thi cho halogenua trong pin mặt trời dựa trên perovskite. Khi đánh giá hiệu suất, các nhà khoa học của NUS phát hiện ra rằng pin mặt trời perovskite kết hợp với cyanate có thể đạt được điện áp cao hơn 1.422 volt so với 1.357 volt đối với pin mặt trời perovskite thông thường, đồng thời giảm đáng kể tổn thất năng lượng. Các nhà nghiên cứu cũng đã thử nghiệm pin mặt trời perovskite mới được thiết kế bằng cách vận hành nó liên tục ở công suất tối đa trong 300 giờ trong điều kiện được kiểm soát. Sau thời gian thử nghiệm, pin mặt trời vẫn ổn định và hoạt động trên 96% công suất. Được khuyến khích bởi hiệu suất ấn tượng của pin mặt trời perovskite tích hợp cyanate, nhóm NUS đã thực hiện khám phá đột phá của mình sang bước tiếp theo bằng cách sử dụng nó để lắp ráp pin mặt trời song song perovskite/Si ba điểm nối. Các nhà nghiên cứu đã xếp chồng pin mặt trời perovskite và pin mặt trời silicon để tạo ra nửa pin tiếp giáp kép, cung cấp cơ sở lý tưởng cho việc gắn pin mặt trời perovskite tích hợp cyanate. Sau khi lắp ráp, các nhà nghiên cứu đã chứng minh rằng mặc dù cấu trúc pin mặt trời song song perovskite/Si phức tạp, nó vẫn ổn định và đạt được hiệu suất kỷ lục thế giới được chứng nhận là 27.1% từ phòng thí nghiệm hiệu chuẩn quang điện độc lập được công nhận. Phó giáo sư Hou cho biết: “Nói chung, những tiến bộ này cung cấp những hiểu biết mang tính đột phá trong việc giảm thiểu tổn thất năng lượng trong pin mặt trời perovskite và đặt ra một hướng đi mới cho sự phát triển hơn nữa của công nghệ năng lượng mặt trời mối nối ba dựa trên perovskite”.Các bước tiếp theo
Hiệu suất lý thuyết của pin mặt trời song song perovskite/Si ba điểm nối vượt quá 50%, cho thấy tiềm năng đáng kể để cải tiến hơn nữa, đặc biệt là trong các ứng dụng có không gian lắp đặt hạn chế. Trong tương lai, nhóm NUS đặt mục tiêu nâng cấp công nghệ này lên các mô-đun lớn hơn mà không ảnh hưởng đến hiệu quả và độ ổn định. Nghiên cứu trong tương lai sẽ tập trung vào những đổi mới về giao diện và thành phần của perovskite – đây là những lĩnh vực chính được nhóm xác định để phát triển hơn nữa công nghệ này.- Phân phối nội dung và PR được hỗ trợ bởi SEO. Được khuếch đại ngay hôm nay.
- PlatoData.Network Vertical Generative Ai. Trao quyền cho chính mình. Truy cập Tại đây.
- PlatoAiStream. Thông minh Web3. Kiến thức khuếch đại. Truy cập Tại đây.
- Trung tâmESG. Than đá, công nghệ sạch, Năng lượng, Môi trường Hệ mặt trời, Quản lý chất thải. Truy cập Tại đây.
- PlatoSức khỏe. Tình báo thử nghiệm lâm sàng và công nghệ sinh học. Truy cập Tại đây.
- nguồn: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news3/newsid=64792.php
