Các nhà nghiên cứu từ Đức đã thiết kế một tế bào quang điện silicon perovskite kết hợp được cho là có tổn thất phản xạ thấp hơn và cải thiện điện áp mạch hở. Họ đã trình diễn một thiết bị có kết cấu nano định kỳ dưới micromet và thiết kế phản xạ ngược được cải tiến.
Một nhóm nghiên cứu do Viện nghiên cứu Đức Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energie GmbH dẫn đầu đã chứng minh một tế bào năng lượng mặt trời perovskite-silicon kết hợp dựa trên kết cấu nano định kỳ dưới micrometre và một thiết kế phản xạ ngược được cải tiến.
Trong nghiên cứu “Thiết kế quang học nano cho pin mặt trời song song perovskite-silicon nguyên khối hiệu quả cao”, được công bố trên tạp chí công nghệ Nature Nano, các nhà khoa học giải thích rằng kết cấu nano hình sin nhẹ nhàng mà họ sử dụng trong tế bào kết hợp những ưu điểm của cấu trúc bề mặt silicon với việc duy trì chất lượng vật liệu cao của perovskite được xử lý bằng dung dịch.
“Chúng tôi chỉ ra rằng kết cấu nano làm giảm đáng kể tổn thất phản xạ so với đối tác phẳng của chúng, cải thiện mạnh mẽ năng suất chế tạo nhờ các đặc tính tạo màng tuyệt vời và tăng điện áp mạch hở lên 15 mV,” họ nói.
Bằng cách sử dụng phương pháp in thạch bản nanoimprint cực tím, khắc ion phản ứng và khắc hóa học ướt, nhóm người Đức đã chế tạo tế bào với một tấm phản xạ có lớp đệm điện môi (RDBL) ở mặt sau của tế bào đáy silicon và cấu trúc nano hình sin ở bề mặt phía trước.
Nhóm nghiên cứu đã thiết kế thiết bị song song với phần tiếp xúc thụ động được làm bằng một lớp cacbua silic tinh thể nano hydro hóa (nc-SiC: H (n)), được pha tạp oxit indium làm oxit dẫn điện trong suốt (TCO), một lớp đơn lớp tự lắp ráp của metyl- substi cho carbazole (Me- 4PACz ) làm lớp vận chuyển lỗ và chất hấp thụ perovskite. Tế bào đáy bằng silicon silicon có kích thước 2,5 × 2,5 cm 2 và diện tích tiếp xúc 1,1 cm 2 ở trung tâm.
“RDBL bao gồm một lớp đệm oxit silic (SiO 2 ) giữa TCO và tấm phản xạ ngược bạc, làm giảm tổn thất hấp thụ ký sinh trùng. Một lưới bạc bao phủ 4% diện tích hoạt động được in trên màn hình trên TCO trước khi lắng đọng SiO 2 để thiết lập tiếp xúc điện giữa TCO và Ag, ”họ giải thích thêm.
Các chuyên gia từ Fraunhofer ISE CalLab của Đức đã thử nghiệm hiệu suất của pin mặt trời và chứng nhận rằng nó đạt được hiệu suất chuyển đổi điện năng là 29,80%, điện áp hở mạch là 1,92 V, dòng điện ngắn mạch là 19,56 mA cm −2 và điền hệ số 79,4%. Các nhà khoa học cho biết các mức dòng điện ngắn mạch này, đối với cả tế bào perovskite trên cùng và tế bào đáy silicon, là một trong những giá trị cao nhất được báo cáo trong tài liệu cho các tế bào perovskite-silicon hai đầu cho đến nay.
Họ kết luận: “Một phân tích độ nhạy chỉ ra rằng các vật liệu nano cải thiện đáng kể độ bền hiệu suất khi có độ lệch so với độ dày lớp oxit silic tinh thể nano tối ưu – một khía cạnh quan trọng liên quan đến quá trình công nghiệp hóa công nghệ kết hợp và xử lý trên các khu vực lớn hơn,” họ kết luận.
Nguồn: Tạp chí PV
