Một hướng đi mới là pin mặt trời tandem silicon–perovskite, kết hợp hai lớp hấp thụ ánh sáng để tăng hiệu suất. Tuy nhiên, các thiết bị này thường gặp vấn đề suy giảm nhanh do lớp silicon nóng lên, khiến lớp perovskite kết tinh quá nhanh, tạo ra khuyết tật và giảm hiệu suất.

Giải pháp từ phụ gia phân tử

Nhóm nghiên cứu tại Đại học Quốc gia Singapore, Zhejiang Jinko Solar Co. Ltd. và các viện đối tác đã tìm ra cách khắc phục bằng cách sử dụng phân tử 2-mercaptobenzothiazole. Phân tử này có khả năng kiểm soát quá trình kết tinh của perovskite, giúp lớp màng hình thành đều hơn, ít khuyết tật hơn.

“Chúng tôi giới thiệu 2-mercaptobenzothiazole, có khả năng liên kết kép với cation hữu cơ trong perovskite, từ đó điều chỉnh động học kết tinh,” – Qilin Zhou và cộng sự cho biết.

Hiệu suất và độ bền vượt trội

Các pin tandem được xử lý bằng phụ gia này đạt hiệu suất chứng nhận 32,76%, và vẫn giữ được 91% hiệu suất ban đầu sau 1.700 giờ vận hành liên tục. Ngoài ra, phương pháp này còn loại bỏ khoảng trống vi mô, ngăn chặn sự phân tách halide và giảm tốc độ tái tổ hợp không bức xạ.

Triển vọng thương mại hóa

Cách tiếp cận hóa học này có thể được áp dụng cho nhiều loại pin tandem khác, mở đường cho việc phát triển các thiết bị silicon–perovskite hiệu suất cao, ổn định và bền vững. Đây là bước tiến quan trọng để đưa công nghệ perovskite vào sản xuất quy mô công nghiệp, góp phần thúc đẩy năng lượng sạch.

“Công trình này hé lộ vấn đề kết tinh perovskite vốn bị bỏ qua trên wafer silicon công nghiệp, mang lại hiểu biết quan trọng để tích hợp pin perovskite vào công nghệ silicon phổ biến,” – nhóm nghiên cứu nhấn mạnh.