Các nhà vật lý tại Đại học ITMO đã phát hiện ra một phương pháp mới để sử dụng vật liệu trong suốt trong...pin mặt trờitrong khi vẫn duy trì hiệu quả. Công nghệ mới dựa trên các phương pháp pha tạp, làm thay đổi tính chất của vật liệu bằng cách thêm tạp chất mà không cần sử dụng thiết bị chuyên dụng đắt tiền.

Kết quả nghiên cứu này đã được công bố trên tạp chí ACSApplied Materials & Interfaces (“Ion-gated small molecule OPVs: Interfacial doping of charge collectors and transport layers”).

Một trong những thách thức hấp dẫn nhất trong lĩnh vực năng lượng mặt trời là phát triển các vật liệu quang nhạy màng mỏng trong suốt. Màng phim này có thể được phủ lên trên các cửa sổ thông thường để tạo ra năng lượng mà không ảnh hưởng đến vẻ ngoài của tòa nhà. Tuy nhiên, việc phát triển các tế bào quang điện kết hợp hiệu suất cao với khả năng truyền ánh sáng tốt là rất khó khăn.

Các tế bào quang điện màng mỏng thông thường có các điện cực phía sau bằng kim loại mờ đục giúp thu được nhiều ánh sáng hơn. Các tế bào quang điện trong suốt sử dụng các điện cực phía sau cho phép ánh sáng truyền qua. Trong trường hợp này, một số photon chắc chắn sẽ bị mất đi khi chúng đi qua, làm giảm hiệu suất của thiết bị. Hơn nữa, việc sản xuất một điện cực phía sau với các đặc tính phù hợp có thể rất tốn kém”, Pavel Voroshilov, một nhà nghiên cứu tại Trường Vật lý và Kỹ thuật của Đại học ITMO cho biết.

Vấn đề hiệu suất thấp được giải quyết bằng cách sử dụng phương pháp pha tạp. Tuy nhiên, việc đảm bảo các tạp chất được đưa vào vật liệu một cách chính xác đòi hỏi các phương pháp phức tạp và thiết bị đắt tiền. Các nhà nghiên cứu tại Đại học ITMO đã đề xuất một công nghệ rẻ hơn để tạo ra các tấm pin mặt trời "vô hình" - công nghệ này sử dụng chất lỏng ion để pha tạp vật liệu, làm thay đổi các đặc tính của các lớp được xử lý.

“Trong các thí nghiệm của mình, chúng tôi đã sử dụng một tế bào quang điện dựa trên phân tử nhỏ và gắn các ống nano vào đó. Tiếp theo, chúng tôi đã pha tạp các ống nano bằng cổng ion. Chúng tôi cũng xử lý lớp vận chuyển, chịu trách nhiệm giúp điện tích từ lớp hoạt tính truyền đến điện cực một cách thành công. Chúng tôi đã có thể thực hiện điều này mà không cần buồng chân không và làm việc trong điều kiện môi trường xung quanh. Tất cả những gì chúng tôi phải làm là nhỏ một ít chất lỏng ion và áp dụng một điện áp nhỏ để tạo ra hiệu suất cần thiết”, Pavel Voroshilov nói thêm.

Trong quá trình thử nghiệm công nghệ của mình, các nhà khoa học đã có thể tăng đáng kể hiệu suất của pin. Các nhà nghiên cứu tin rằng công nghệ tương tự có thể được sử dụng để cải thiện hiệu suất của các loại pin mặt trời khác. Hiện tại, họ đang lên kế hoạch thử nghiệm với các vật liệu khác nhau và cải tiến công nghệ pha tạp.