Nguồn: tạp chí pv
Một nhóm các nhà nghiên cứu quốc tế do Julian Steele dẫn đầu tại Đại học KU Leuven của Bỉ tuyên bố đã phát triển một quy trình cải thiện tính ổn định nhiệt của một trong những vật liệu perovskite hứa hẹn nhất cho ứng dụng PV: CsPbI3.
Một trong những trở ngại lớn nhất đối với việc triển khai thương mại pin mặt trời perovskite là sự không ổn định của chúng, Steele nói. Giá thành của các thành phần của chúng thấp, hiệu quả của chúng tăng vọt nhưng sự ổn định của chúng vẫn có vấn đề.
Tất cả các biến thể perovskite được phát hiện cho đến nay đều nhạy cảm về mặt hóa học. Tiếp xúc với không khí, độ ẩm, ánh sáng và nhiệt độ có thể làm thay đổi liên kết hóa học của chúng và làm suy giảm chúng. Steele cho biết sự kết hợp của Caesium vào công thức của CsPbI3 làm cho vật liệu này mạnh hơn nhưng cũng gây ra sự mất ổn định pha, gây ra mối lo ngại mới cho các nhà sản xuất pin mặt trời về việc liệu các phân tử sẽ thay đổi bố cục bất cứ lúc nào.
Tính đa hình, như đã biết, là gây bối rối cho các nhà sản xuất. Ở nhiệt độ hơn 320 độ C, CsPbI3 áp dụng cấu trúc tinh thể làm cho nó có màu đen và mờ; ở nhiệt độ phòng, nó tiếp tục cấu hình vô định hình mang lại cho nó màu vàng. Dạng thứ hai làm giảm đáng kể sự hấp thụ ánh sáng và hiệu quả của bất kỳ pin mặt trời nào trong đó vật liệu sẽ được kết hợp.
Trong nhiều năm, quá trình chuyển đổi giai đoạn chi phối trong CsPbI3 không rõ ràng. Các nhà nghiên cứu đã cố gắng tạo ra một pha tinh thể bằng cách kết hợp các hợp chất hóa học mới trong các lớp perovskites của chúng, hoặc bằng cách thay đổi kích thước của các tinh thể mà chúng được tạo thành. Tuy nhiên, chưa ai có thể giải thích tại sao những mánh khóe đó hoạt động. Một câu đố lặp đi lặp lại liên quan đến lý do tại sao các lớp ủ trong điều kiện giống hệt nhau đôi khi chuyển sang màu vàng và đôi khi màu đen khi chúng nguội đến nhiệt độ phòng.
Căng thẳng cao
Các phép đo được thực hiện tại Cơ sở bức xạ Synchrotron châu Âu ở Grenoble, Pháp, gần đây đã xác định một ứng cử viên có thể thúc đẩy quá trình chuyển pha: chất nền mà lớp perovskite được lắng đọng.
Trong một bài báo trên Science, Steele đã giải thích mối nối giữa lớp perovskite và bề mặt thủy tinh mà nó được áp dụng có thể gây ra một lực căng trong lớp có khả năng liên kết pha mong muốn.
Theo nghiên cứu, có sự tham gia của các nhà khoa học tại 11 trung tâm nghiên cứu ở ba châu lục, giao diện giữa perovskite và chất nền được hình thành trong quá trình ủ ở nhiệt độ cao vẫn còn ngay cả khi trở về nhiệt độ môi trường. Nếu nhiệt độ giảm khá dốc, perovskite có thể giữ lại lưới tinh thể của giao diện và thích ứng với nó.
Lớp perovskite kéo dài ra giống như một chiếc accordion khi được nung nóng, Steele nói. Nhà nghiên cứu chính cho biết thêm: Khi được làm mát, lớp này cố nén lại nhưng giao diện mà nó đã hình thành với chất nền giữ cho nó được mở rộng. Chúng tôi đã chứng minh trong nghiên cứu của mình rằng sự căng thẳng này giữa lớp perovskites và chất nền có thể được khai thác để ổn định pha tinh thể tạo ra các lớp perovskites đen.
