DMCA.com Protection Status

XÁC ĐỊNH TÍNH CHẤT QUAN TRỌNG GIÚP MÀNG CỦA PIN MẶT TRỜI PEROVSKITE CHUYỂN ĐỔI ÁNH NẮNG THÀNH ĐIỆN NĂNG  quan tâm

Được đăng bởi: Ẩn danh

Cập nhật lúc 17:50 ngày 30/12/2017

http://www.vista.gov.vn/Portals/0/users/2017/1-2017/18-1-2017/7.jpg

Pin mặt trời được làm từ các màng mô phỏng cấu trúc của khoáng vật perovskite, là trọng tâm của nghiên cứu trên toàn thế giới. Nhưng hiện nay, các nhà nghiên cứu tại Trường Đại học Case Western Reserve, Hoa Kỳ đã trực tiếp chứng minh các màng này có tính chất quan trọng cho phép chuyển đổi hiệu quả ánh nắng mặt trời thành điện năng, có thể dẫn đến triển vọng sản xuất pin mặt trời hiệu quả hơn.

 


Các electron sinh ra khi ánh sáng chiếu vào màng bị hạn chế bởi ranh giới của hạt (cạnh của những tiểu đơn vị tinh thể trong màng) và di chuyển những quãng đường dài mà không bị suy giảm. Nghĩa là các hạt tích điện bị mắc kẹt và phân rã trong các vật liệu khác thay vì phải ngắt dòng điện.

Lần đầu tiên, các nhà khoa học đã trực tiếp đo quãng đường di chuyển gọi là độ dài khuếch tán bằng kỹ thuật "kính hiển vi chụp ảnh dòng quang điện quét không gian". Độ dài khuếch tán trong màng perovskite định hướng là 20 micromet.

Phát hiện này đã được công bố trên tạp chí Nano Letters, cho thấy pin mặt trời có thể được sản xuất dày hơn mà không gây ảnh hưởng đến hiệu suất của pin. Xuan Gao, PGS vật lý và là trưởng nhóm nghiên cứu cho rằng: "Pin mặt trời dày hơn có thể hấp thụ nhiều ánh sáng và có tiềm năng sản xuất pin mặt trời hiệu quả hơn".

Các nhà nghiên cứu điện mặt trời tin rằng màng perovskite có triển vọng lớn. Trong vòng gần 5 năm, các màng này được tạo ra từ cấu trúc tinh thể, đã đạt hiệu suất chuyển đổi ánh nắng mặt trời thành điện cao hơn mức 20%, tỷ lệ mà pin mặt trời silicon hiện nay phải mất hàng thập kỷ mới đạt được.

Nghiên cứu đã thực hiện các phép đo hình ảnh quang điện quét không gian trên màng tại phòng thí nghiệm của giáo sư hóa học Clemens Burda tại Trường Đại học Case Western Reserve.

Khoáng vật perovskite có trong tự nhiên, là các oxit của một số kim loại, nhưng phòng thí nghiệm của GS. Burda đã tạo ra các màng hữu cơ - kim loại có cấu trúc tinh thể tương tự nhau bằng cách sử dụng CH3NH3PBI3, một halogen ba chiều bao quanh bởi các phân tử metyl amoni hữu cơ nhỏ kết hợp thành cấu trúc mạng tinh thể.

Độ dài khuếch tán là quãng đường một electron hoặc lỗ trống di chuyển từ lúc sinh ra cho đến khi nó tái kết hợp hoặc được tách ra như dòng điện. Quãng đường đó cũng bằng quãng đường di chuyển khi điện trường xuất hiện.

Các phòng thí nghiệm đã thực hiện lặp lại các phép đo bằng cách chiếu chấm laser vào các màng cỡ 8mm2 và dày 300 nanomet. Các màng này đã đạt được độ ổn định nhờ phủ lên perovskite một lớp polime parylene.

Ánh sáng tạo ra các electron và lỗ trống và dòng điện quang hoặc dòng điện tử được ghi lại giữa các điện cực cách nhau khoảng 120 micron trong khi màng được quét dọc 2 hướng vuông góc. Thao tác quét tạo ra một bản đồ không gian hai chiều về các đặc điểm khuyếch tán và vận chuyển của hạt điện tích.

Các số đo chứng minh độ dài khuếch tán trung bình đạt khoảng 10 micron. Trong một số trường hợp, độ dài lên tới gần 20 micron, cho thấy khu vực chức năng của màng dài ít nhất 20 micron.

Trong một số vật liệu, các ranh giới của hạt làm giảm độ dẫn điện, nhưng hình ảnh cho thấy giao diện giữa các hạt trong màng không gây ảnh hưởng đến sự di chuyển của electron. Theo nhóm nghiên cứu, điều này có thể là do các hạt trong màng được sắp xếp ngăn nắp, không gây trở kháng hoặc các hiệu ứng tác động xấu đến các điện tử hoặc lỗ trống.

Nhóm nghiên cứu hiện đang tìm cách sử dụng kỹ thuật kính hiển vi để xác định khả năng các kích thước hạt khác nhau, hướng, thành phần của perovskite halogen, độ dày của màng... làm thay đổi mạnh mẽ hơn tính chất của màng để thúc đẩy tốc độ nghiên cứu trong lĩnh vực này.

Theo Vista