Các nhà khoa học Ấn Độ đã thiết kế một cấu hình pin mặt trời perovskite kết hợp hoàn toàn bằng mới, được cho là có thể đạt được hiệu suất cao hơn so với các thiết bị tương tự được chế tạo bằng cùng loại vật liệu. Tế bào perovskite trên cùng có band gap (Khoảng cách giữa đáy vùng dẫn và đỉnh vùng hóa trị gọi là khe vùng) là 1,75 eV và tế bào perovskite phía dưới có band gap 1,25 eV.
Các nhà khoa học từ Đại học Trung tâm Jharkhand ở Ấn Độ đã mô phỏng một loại pin mặt trời kết hợp hai cực hoàn toàn bằng perovskite mới. Nó được cho là có hiệu suất cao hơn 13% so với các thiết bị tương tự có cùng chất liệu ở cấp độ nghiên cứu.
Nhà nghiên cứu Basudev Pradhan nói với tạp chí PV: “Công nghệ này có thể chuyển giao trực tiếp cho sản xuất thực tế. “Rất ít công ty năng lượng mặt trời đã sản xuất pin mặt trời kết hợp perovskite/silicon đang trên đà thương mại hóa. Chúng tôi tin rằng tất cả các pin mặt trời kết hợp perovskite cũng có thể được sản xuất thương mại mà không phụ thuộc nhiều vào các tấm silicon đắt tiền.”
Các nhà nghiên cứu đã sử dụng phần mềm điện dung của pin mặt trời SCAPS -1D, đây là một công cụ mô phỏng cho pin mặt trời màng mỏng do Đại học Ghent ở Bỉ phát triển.
Họ cho biết: “Thông qua phần mềm này, các loại pin mặt trời khác nhau có thể được cấu hình bằng cách thay đổi tối đa bảy lớp mà mô phỏng được thực hiện trong cả điều kiện tối và sáng của quang phổ mặt trời AM 1.5G 1”.
Để làm cho mô phỏng thực tế hơn, họ cũng xem xét các lỗi lớn trong tất cả các lớp và lỗi giao diện giữa các lớp. Họ đã chế tạo tế bào này với một tế bào perovskite trên cùng có band gap 1,75 eV và một tế bào perovskite phía dưới có band gap 1,25 eV.
Tế bào trên cùng được thiết kế với chất nền indi thiếc oxit (ITO), lớp vận chuyển lỗ trống (HTL) dựa trên đồng(I) oxit (Cu2O), lớp perovskite, lớp đệm bathocuproine (BCP) và thiếc(IV) lớp đệm oxit (SnO2). Tế bào dưới cùng dựa trên chất nền ITO, vật liệu vận chuyển lỗ trống (HTM) dựa trên PEDOT:PSS , vật liệu perovskite, chất nhận điện tử làm từ phenyl-C61-butyric axit metyl este (PCBM), lớp đệm SnO2 và một tiếp xúc kim loại làm bằng bạc (Ag).
Được mô phỏng trong các điều kiện chiếu sáng tiêu chuẩn, tế bào trên cùng thể hiện hiệu suất 12,37%, điện áp mạch hở 0,806 V, dòng điện ngắn mạch 18,30 mA/cm2 và hệ số lấp đầy 83,91%. Tế bào dưới cùng đạt hiệu suất 19,93%, nâng tổng thể lên 32,3%. Các nhà khoa học cho biết điều này so với hiệu suất 23,72% đạt được trong các thiết bị tương tự được chế tạo bằng cùng loại vật liệu ở cấp độ nghiên cứu. Tế bào kết hợp cũng có điện áp mạch hở là 2,047 V, dòng điện ngắn mạch là 18,30 mA/cm2 và hệ số lấp đầy là 86,23%.
Các học giả giải thích: “Công việc mô phỏng này cung cấp cái nhìn sâu sắc về việc định lượng giới hạn các tham số quang điện và hiểu được sự phụ thuộc lẫn nhau của nhau đối với hiệu suất của thiết bị”. “Nó cũng giúp tìm ra giá trị được tối ưu hóa của các độ dày lớp thiết bị khác nhau cùng với sự kết hợp ETL-HTL và mối quan hệ của nó với hiệu suất thiết bị.”
Pradhan cho biết: “Cho đến nay, chúng tôi vẫn chưa đưa ra ước tính chi phí chính xác cho pin mặt trời. “Nhưng LCOE cho các mô-đun perovskite được chế tạo bằng công nghệ tế bào này chắc chắn thấp hơn so với các mô-đun dựa trên silicon tinh thể chủ đạo hiện nay.”
Nhóm nghiên cứu đã trình bày công nghệ pin mặt trời trong “Pin mặt trời kết hợp hai cực perovskite với hiệu suất 32,3% bằng mô phỏng số “, được xuất bản gần đây trên tạp chí Materials Today Sustainability..
Nhóm kết luận: “Công trình này cung cấp một hướng mới để thực hiện thử nghiệm với hiệu suất chuyển đổi năng lượng cao hơn và thiết lập một lộ trình mới hướng tới sự phát triển của pin mặt trời kết hợp hoàn toàn perovskite”.
