Silicon từ lâu đã được ứng dụng rộng rãi trong công nghệ sản xuất pin mặt trời, không có vật liệu nào khác có thể sánh được với sự kết hợp tuyệt vời giữa hiệu quả, độ bền và giá thành của nó. Nhưng một đối thủ đang nhanh chóng tăng lên trong các cấp bậc - perovskite kim loại halogen, đang đạt đến hiệu quả của silicon nhưng rẻ hơn, nhẹ hơn và linh hoạt hơn.

Nhưng tất nhiên là có một cơ hội. Vật liệu perovskite có xu hướng bị phân hủy dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp, làm giảm hiệu quả của chúng theo thời gian. Tất nhiên, đó là một vấn đề đối với các thiết bị được thiết kế để đặt dưới ánh sáng mặt trời trực tiếp. Các nghiên cứu trước đây đã cố gắng khắc phục vấn đề độ bền này bằng cách thêm các phân tử cồng kềnh, sắc tố cũ, đốm nano carbon làm từ tóc, chất phụ gia 2D, hợp chất ớt hoặc chấm lượng tử.

Trong nghiên cứu mới, các nhà nghiên cứu của UCLA đã khám phá ra cơ chế làm thế nào sự suy thoái này xảy ra và nó bắt nguồn từ một phương pháp xử lý bề mặt được thiết kế để sửa chữa các khuyết tật và nâng cao hiệu quả. Quá trình này bao gồm việc phủ lên bề mặt một lớp ion hữu cơ, nhưng nhóm nghiên cứu phát hiện ra rằng làm như vậy có thể tạo ra một loại bẫy cho các electron mang năng lượng tập trung trên bề mặt. Điều đó lại làm mất ổn định sự sắp xếp của các nguyên tử perovskite, gây ra sự cố theo thời gian.

Vì vậy, nhóm nghiên cứu đã giải quyết vấn đề bằng cách ghép nối các ion âm và dương trong xử lý bề mặt. Điều này giúp giữ cho bề mặt trung tính và ổn định, không ảnh hưởng đến việc ngăn ngừa khuyết tật của quá trình xử lý ban đầu.

Để điều tra xem phương pháp điều trị mới hoạt động hiệu quả như thế nào, các nhà nghiên cứu đã thử nghiệm các tế bào năng lượng mặt trời dưới ánh sáng mạnh suốt ngày đêm, để mô phỏng các điều kiện lão hóa tăng tốc. Các tế bào năng lượng mặt trời được xử lý bằng kỹ thuật mới giữ được 87% hiệu suất của chúng sau hơn 2.000 giờ trong những điều kiện này - tốt hơn nhiều so với các tế bào không được xử lý, vốn giảm xuống còn 65%.

Nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature.