Một nhóm nhà nghiên cứu tại Đại học Toledo, Mỹ đã vượt qua một thách thức lớn về độ bền và ổn định của vật liệu perovskite, cản trở khả năng thương mại hóa pin mặt trời hiệu suất cao. Kết quả nghiên cứu của nhóm được công bố trên tạp chí Nature ngày 16/2.

 Perovskites được coi là nền tảng pin mặt trời thế hệ tiếp theo, thay thế silicon. Ảnh: Jose-Luis Olivares và Christine Daniloff, MIT

Các nhà vật lý thuộc Đại học Toledo đã giải quyết được thách thức lớn về độ bền và độ ổn định của pin mặt trời perovskite, đưa công nghệ pin mặt trời perovskite tiến một bước gần hơn tới khả năng đưa những tấm pin mặt trời hiệu suất cao này đến thị trường tiêu dùng.

Nhóm nghiên cứu đã phát hiện ra thành phần vật chất giúp tăng cường độ bám dính, độ dẻo dai cơ học và thời gian khai thác sử dụng của vật liệu perovskite cho pin mặt trời thế hệ tiếp theo.

Trong nghiên cứu thực nghiệm, nhóm nhà khoa học đã chứng minh, pin mặt trời perovskite, khi được xử lý bằng 1,3-bis (diphenylphosphino)propane (DPPP) thể hiện độ ổn định và độ bền cao hơn so với pin mặt trời truyền thống silicon.

Phát hiện này có thể trở thành vấn đề then chốt cải thiện khả năng bền và ổn định của pin mặt trời. Những tấm pin mặt trời perovskite có thể dễ dàng lắng đọng trên hầu hết các bề mặt, bao gồm cả những bề mặt dẻo dai và có kết cấu. Vật liệu này cũng nhẹ, sản xuất với chi phí rẻ và hiệu quả chuyển đội năng lượng ánh sáng tương tự như silicon, vật liệu quang điện hàng đầu hiện nay.

Nhưng việc phát triển pin điện mặt trời perovskite đang vấp phải trở ngại với các vấn đề về độ ổn định và tuổi thọ ngắn, đặc biệt nhanh chóng suy giảm trong môi trường có độ ẩm cao, ánh sáng mặt trời mạnh và nhiệt độ không khí cao.

TS Yanfa Yan, thành viên của nhóm nghiên cứu cho biết: “Thách thức này không còn là rào cản đối với khả năng khai thác sử dụng tiềm năng của pin mặt trời perovskite. Nghiên cứu mang tính đột phá của chúng tôi đã tăng cường độ ổn định của pin mặt trời perovskite, đưa ra những phương pháo mới để đạt được thành công sau một thập kỷ nghiên cứu và phát triển.”

Nếu kết quả thành công được xác thực, phát hiện này có thể dmở đường cho khả năng thương mại hóa công nghệ quang điện vật liệu perovskite, thay thế silicon và giảm chi phí ban đầu của điện mặt trời.

Ông Yan giải thích : “Các phân tử bazơ Lewis chứa phosphine với 2 nguyên tử cho electron có liên kết chặt chẽ với bề mặt perovskite . Chúng tôi đã thấy những tác động hữu ích mạnh mẽ đối với chất lượng màng perovskite, gia tăng hiệu suất của thiết bị khi xử lý pin mặt trời perovskite bằng DPPP.”

TS Zhaoning Song, thành viên của nhóm nghiên cứu, cho biết: “DPPP cũng là một sản phẩm được thương mại hóa với chi phí thấp và khả năng tiếp cận dễ dàng, khiến vật chất rất phù hợp cho khả năng thương mại hóa pin mặt trời perovskite. Nhóm nghiên cứu cho biết, bước tiếp theo của quá trình phát triển công nghệ là sử dụng những phát hiện của công trình nghiên cứu để làm cho những tấm pin perovskite ổn định và thiết kế quy trình công nghệ để có thể sản xuất công nghiệp.