Pin mặt trời diện tích lớn được làm từ vật liệu perovskite lai đã tiến một bước gần hơn đến thương mại hóa nhờ các nhà nghiên cứu ở Úc và Anh lần đầu tiên chế tạo được pin bằng phương pháp công nghiệp. Được sản xuất trong điều kiện môi trường xung quanh bằng cách sử dụng kỹ thuật được gọi là in cuộn, các tế bào này cho thấy hiệu suất chuyển đổi năng lượng tương đối cao, lên tới 15.5% đối với các tế bào diện tích nhỏ riêng lẻ và 11% đối với các tế bào được kết nối nối tiếp trong các mô-đun diện tích lớn. Theo các nhà nghiên cứu, việc sản xuất pin cũng sẽ rẻ, với chi phí tính toán giảm xuống còn 0.70 USD mỗi watt khi sản lượng đạt 1 m000.² mỗi năm.

Vật liệu perovskite được gọi là “lai” khi nó chứa cả thành phần vô cơ và hữu cơ. Giống như tất cả các perovskite, các giống lai có công thức hóa học ABX₃, nhưng trong trường hợp này A là cation hữu cơ, trong khi B là chì và X có thể là iodide, bromide hoặc một halogenua khác. Về mặt cấu trúc, chúng chứa khung halogenua chì chứa đầy các cation hữu cơ nhỏ và chúng cho thấy nhiều hứa hẹn đối với pin mặt trời màng mỏng vì vùng cấm điều chỉnh được cho phép chúng hấp thụ ánh sáng trên một phạm vi bước sóng phổ mặt trời rộng.

“Chúng tôi đã nghiên cứu pin mặt trời hữu cơ được in trong một thời gian dài, nhưng lĩnh vực pin mặt trời hữu cơ phát triển tương đối chậm khi pin mặt trời perovskite xuất hiện,” cho biết Doojin Vak của Úc Tổ chức Nghiên cứu Công nghiệp và Khoa học Khối thịnh vượng chung (CSIRO), người đã lãnh đạo dự án cùng với các đồng nghiệp từ Đại học Cambridge, Đại học Monash và Đại học New South Wales.

Đối với các nhà nghiên cứu như Vak, điều thú vị về pin mặt trời lai perovskite là hiệu suất chuyển đổi năng lượng của chúng về nguyên tắc ngang bằng với hiệu suất của các vật liệu pin mặt trời đã được thiết lập như silicon, gallium arsenide hoặc cadmium Telluride. Tuy nhiên, trên thực tế, pin mặt trời perovskite lai hiệu suất cao cho đến nay chỉ được chứng minh trong phòng thí nghiệm. Việc chế tạo các thiết bị diện rộng hiệu quả từ những vật liệu này bằng quy trình công nghiệp vẫn còn nhiều thách thức.

Hiệu suất 11% trên tấm 50 cmXNUMX

Trong công trình mới nhất, Vak và các đồng nghiệp cho thấy họ có thể sản xuất các tấm pin mặt trời lai perovskite với hiệu suất 11% và diện tích lên tới 50 cmXNUMX.² sử dụng tính năng in cuộn. Kỹ thuật này tạo ra các tế bào theo một quy trình liên tục giống như cách in báo, với các giai đoạn phủ, in và sấy khô liên tiếp, biến một cuộn phim ở một đầu thành một cuộn chứa đầy thành phẩm ở đầu kia.

Nhiều quy trình công nghiệp hoàn thành tất cả các bước chế tạo này trong một lần duy nhất. Tuy nhiên, trong trường hợp này, các nhà nghiên cứu đã sử dụng nhiều lần chạy để chế tạo thiết bị của họ. Họ cũng thay thế các điện cực kim loại dựa trên chân không thường được sử dụng trong in cuộn bằng các điện cực carbon in tương thích với vật liệu perovskite.

Nhờ sự điều chỉnh này, nhóm nghiên cứu đã có thể chế tạo và phân tích hơn 10 pin mặt trời mỗi ngày. Thí nghiệm “thông lượng cao” này cho phép các nhà nghiên cứu nhanh chóng xác định các giá trị tối ưu cho các thông số xử lý khác nhau, giúp tăng hiệu quả của các thiết bị cuối cùng.

Nguyên mẫu cho các ứng dụng khác nhau

Vak cho biết: “Chúng tôi nghĩ rằng pin mặt trời perovskite cũng có thể được in hoàn toàn giống như pin hữu cơ và chúng tôi đã đạt được tiến bộ tốt”. “Rào cản cuối cùng là loại bỏ các điện cực phía sau dựa trên chân không và chúng tôi đã đạt được mục tiêu đó trong công việc này.”

Các nhà nghiên cứu cho biết các mô-đun họ sản xuất có thể được sử dụng làm nguyên mẫu để thử nghiệm trong nhiều ứng dụng khác nhau. “Mặc dù nó chưa ở mức độ có thể dễ dàng áp dụng trong các lĩnh vực truyền thống nơi bạn thường sử dụng các công nghệ năng lượng mặt trời trưởng thành như pin mặt trời silicon, nhưng chúng tôi đã xác định được các ứng dụng và các thị trường cao cấp mà công nghệ này sẽ có lợi thế cạnh tranh,” Vak nói. “Ví dụ: chúng tôi đang xem xét các ứng dụng không gian và đã lắp đặt các mô-đun năng lượng mặt trời perovskite in trên một vệ tinh mới được phóng gần đây.”

Trong nghiên cứu này được công bố trên Nature Communications, mô-đun năng lượng mặt trời lớn nhất mà các nhà nghiên cứu chế tạo có kích thước 10 cm x 10 cm. Mặc dù con số này được coi là lớn trong nghiên cứu học thuật nhưng nó vẫn còn quá nhỏ đối với các ứng dụng trong thế giới thực. Do đó, bước tiếp theo của các nhà nghiên cứu là mở rộng quy mô kỹ thuật của họ. Vak nói: “May mắn thay, chúng tôi vừa hoàn thành việc lắp đặt cơ sở in ấn tiên tiến cho pin mặt trời perovskite tại CSIRO và chúng tôi sẽ có thể phát triển công nghệ với máy in quy mô thí điểm mới này”. Thế giới vật lý.

• 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://physicsworld.com/a/roll-to-roll-fabricated-hybrid-perovskite-solar-cells-reach-record-efficiencies/