Lớp phủ khuôn khe cho pin mặt trời màng mỏng perovskite hiệu quả 20,83%
Các nhà khoa học ở Đức đã trình diễn quy trình phủ khuôn khe để sản xuất quy mô lớn pin mặt trời màng mỏng perovskite đạt hiệu suất tối đa 20,83%. Sử dụng chất phụ gia và thử nghiệm để tìm ra nồng độ tối ưu, nhóm đã chứng minh khả năng kiểm soát được cải thiện đối với quá trình kết tinh – rất quan trọng để phát triển quá trình xử lý ổn định, lặp lại.
Hình ảnh: HZB
Có vẻ như pin mặt trời Perovskite đã được sản xuất trên quy mô lớn từ vài năm nay. Các nhà nghiên cứu đang thử nghiệm một loạt các lộ trình khác nhau để tái tạo các kết quả vốn đã rất ấn tượng được thể hiện trong các thiết bị phòng thí nghiệm quy mô nhỏ trong môi trường công nghiệp, điều này sẽ đòi hỏi phải di chuyển khỏi các quy trình phủ spin được sử dụng trong nghiên cứu.
Lớp phủ khuôn khe , trong đó ‘mực’ chảy từ một khe hình chữ nhật lên một chất nền chuyển động bên dưới, là một trong những cách tiếp cận hứa hẹn nhất, đã được chứng minh trong các ngành công nghiệp khác để cho phép sản xuất với chi phí thấp, có thể tái sản xuất trên quy mô lớn. Và các nhà nghiên cứu perovskite đã nỗ lực làm việc để tối ưu hóa các giải pháp tiền chất perovskite được lưu trữ theo cách này, đồng thời duy trì sự ổn định và hiệu suất trên một diện tích lớn hơn nhiều.
Kết tinh
Kiểm soát sự kết tinh của vật liệu khi nó được phủ là chìa khóa để sản xuất pin mặt trời hiệu quả và đây là trọng tâm của các nhà khoa học tại Helmholtz Zentrum Berlin (HZB) của Đức đang nghiên cứu vật liệu perovskite thích hợp cho lớp phủ khe rãnh. Các nhà khoa học giải thích: “Một trong những khía cạnh quan trọng nhất để tối ưu hóa lớp phủ khe rãnh cho quá trình lắng đọng MHP [metal-halide perovskite] là phát triển các quy trình phủ có thể tái tạo trong đó quá trình kết tinh MHP được tạo ra một cách chọn lọc”.
Nhóm nhận thấy rằng việc thêm ‘dung môi phối hợp’ vào nguyên liệu tiền chất giúp họ kiểm soát thêm quá trình kết tinh này và việc bổ sung chính xác số lượng phù hợp đã cải thiện chất lượng của màng mỏng tạo thành.
Chất phụ gia, dimethyl sulfoxide (DMSO), đã được chứng minh là khuyến khích sự phát triển của các tinh thể perovskite và cải thiện chất lượng. Tuy nhiên, thêm vào nhiều, và các quá trình khác bắt đầu có tác động tiêu cực. Nhà khoa học Eva Unger của HZB giải thích: “Nó giống như nêm một món súp. “Nếu bạn thêm quá ít, nó vẫn nhạt nhẽo. Nếu bạn thêm quá nhiều, nó cũng sẽ không ngon. Vì vậy bạn cần bổ sung lượng vừa phải để có hiệu quả tốt nhất ”.
Ở nồng độ 11,7 mol-phần trăm (mol%), nhóm đã có thể sản xuất pin mặt trời với hiệu suất 20,83% (ổn định ở 20,55%). Công việc được mô tả trong bài báo 20,8% Slot ‐ Die Coated MAPbI 3 Perovskite Solar Cells bởi Optimal DMSO ‐ Content and Age of 2 ‐ ME Based Precursor Inks , được xuất bản trong Advanced Energy Materials.
Nhóm cũng nghiên cứu xem mực của họ sẽ tồn tại trong bao lâu, phát hiện ra rằng dung dịch 11,7 mol% vẫn có thể tạo ra các tế bào hiệu quả 19,5% sau 18 ngày được bảo quản, trong khi nồng độ DMSO cao hơn không thể tạo ra lớp phủ chất lượng tốt sau thời gian này. “Đây là một khía cạnh ít được chú ý cho đến nay,” Unger giải thích. “Tuổi của mực in tiền chất perovskite có thể ảnh hưởng đến hiệu suất của thiết bị. Đây là một yếu tố quan trọng cần phải được xem xét khi phát triển các loại mực và quy trình ”.
Bài Viết Liên Quan
