Nghiên cứu mang tên “Kỹ thuật ủ ép phân tử giúp pin mặt trời perovskite đạt độ bền cao”, do Đại học Giao thông Tây An phối hợp với Đại học Hạ môn thực hiện, giới thiệu một phương pháp chế tạo mới gọi là Molecular Press Annealing (MPA), hay còn gọi là Ủ ép phân tử. 

Trọng tâm của nghiên cứu là cải tiến công đoạn ủ nhiệt, một bước không thể thiếu trong quá trình hình thành màng perovskite chất lượng cao. Ở các phương pháp truyền thống, ủ nhiệt thường gây ra khuyết tật bề mặt, rối loạn mạng tinh thể và các “lỗ trống iốt”. Những khuyết tật này thúc đẩy sự di chuyển ion và hiện tượng tự pha tạp, làm suy giảm hiệu suất cũng như độ bền lâu dài của pin vốn là những rào cản lớn nhất đối với việc sản xuất quy mô lớn.

Phương pháp MPA tiếp cận vấn đề theo cách khác. Trong quá trình ủ, các nhà nghiên cứu sử dụng một ligand được thiết kế đặc biệt, 2-pyridylethylamine, để “ép” một lớp khuôn phân tử dày đặc lên bề mặt perovskite. Phân tử này tạo liên kết phối trí hai càng bền vững với các ion chì chưa được phối trí đầy đủ, qua đó củng cố khung chì iốt và hạn chế sự hình thành cũng như dịch chuyển của các khuyết tật iốt. Đáng chú ý, toàn bộ quá trình diễn ra không cần dung môi, giúp đơn giản hóa quy trình chế tạo.

Nhờ đó, các màng perovskite thu được có độ kết tinh cao hơn, mật độ khuyết tật thấp hơn và khả năng vận chuyển điện tích được cải thiện rõ rệt. Các pin mặt trời chế tạo bằng phương pháp này đạt hiệu suất chuyển đổi năng lượng được chứng nhận 26,5% với ô nhỏ (0,08 cm²) và 24,9% với ô diện tích 1 cm². Ở quy mô mô-đun 16 cm², hiệu suất vẫn duy trì ở mức 23,0% , một con số đáng chú ý đối với pin perovskite cỡ lớn.

Không chỉ hiệu suất, độ bền của thiết bị cũng được cải thiện đáng kể. Các pin giữ được hơn 98% hiệu suất ban đầu sau 1.600 giờ thử nghiệm ở điều kiện khắc nghiệt (85°C, độ ẩm tương đối 60%) theo chuẩn ISOS-L-3, và hầu như không suy giảm sau 5.000 giờ lưu trữ trong điều kiện môi trường xung quanh (ISOS-D-1).

Nghiên cứu được tài trợ bởi Chương trình Nghiên cứu & Phát triển trọng điểm quốc gia Trung Quốc và Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia Trung Quốc, với trường Đại học Giao thông Tây An là đơn vị đầu mối. Theo nhóm tác giả, kỹ thuật Ủ ép phân tử có thể trở thành một hướng đi đầy triển vọng để đưa pin mặt trời perovskite vượt qua rào cản phòng thí nghiệm, tiến gần hơn tới khả năng thương mại hóa, qua đó mở ra cơ hội mới cho các công nghệ năng lượng mặt trời thế hệ tiếp theo trên quy mô toàn cầu.

Nguồn: https://vista.gov.vn/