Hành trình Khoa học, Không gian và Thời gian!
Các nhà khoa học đã tiến hành một nghiên cứu chuyên sâu về cách các ống nano carbon với các nhóm có chứa oxy có thể được sử dụng để tăng cường đáng kể hiệu suất của pin mặt trời perovskite. Khả năng tự kết tinh mới được phát hiện của perovskite có thể dẫn đến việc cải thiện pin mặt trời perovskite chi phí thấp và hiệu quả.
Tìm kiếm của chúng ta về công nghệ sản xuất năng lượng bền vững đã khiến các nhà nghiên cứu điều tra các vật liệu khác nhau và sự kết hợp của chúng trong nhiều loại thiết bị. Một vật liệu tổng hợp như vậy được gọi là “perovskite”, chi phí thấp và dễ sản xuất, và có thể được sử dụng trong pin mặt trời. Pin mặt trời Perovskite đã thu hút nhiều sự chú ý bởi vì hiệu quả chuyển đổi năng lượng của chúng (nghĩa là hiệu quả của chúng trong việc biến ánh sáng mặt trời thành điện năng) đã chứng kiến sự cải thiện đáng kể trong những năm gần đây. Tuy nhiên, nó đã được chứng minh là khó thực hiện chúng để tạo ra năng lượng quy mô lớn vì một số vấn đề.
Một vấn đề mà pin mặt trời perovskite phải đối mặt là khả năng tái sản xuất. Điều này có nghĩa là nó khó có thể tạo ra các lớp tinh thể perovskite không có khiếm khuyết và lỗi. Điều đó có nghĩa là sự sai lệch so với giá trị thiết kế luôn có khả năng xảy ra và làm giảm hiệu quả của chúng. Về mặt ưu điểm, các nhà nghiên cứu đã phát hiện ra rằng hiệu quả của các vật liệu này có thể được tăng lên bằng cách kết hợp perovskite với ống nano carbon (CNTs). Cơ chế mà các CNT và perovskite liên kết với nhau và làm thế nào điều này ảnh hưởng đến hiệu suất của pin mặt trời CNT perovskite vẫn chưa được nghiên cứu sâu. Cụ thể là khả năng của các CNT thuần túy liên kết với perovskite không tốt lắm và điều này có thể làm tổn hại đến các tính chất cấu trúc và dẫn điện tại giao diện của cả hai vật liệu.
Do đó, một nhóm từ Tokyo Tech do Giáo sư Keiko Waki dẫn đầu đã tiến hành một loạt các thí nghiệm trên pin mặt trời perovskite kết hợp với các loại CNT khác nhau nhằm cải thiện hiệu suất và tính ổn định của chúng. Họ đã sử dụng không chỉ các CNT thuần túy mà cả các CNT có “các nhóm chức chứa oxy” trong cấu trúc của chúng được biết đến để tăng cường sự tương tác giữa các CNT và perovskite, dẫn đến giao diện tốt hơn và tăng cường sự kết tinh của perovskite.
Nghiên cứu này bao gồm một số thí nghiệm cung cấp cái nhìn sâu sắc về nhiều khía cạnh của tương tác CNT-perovskite. Đầu tiên, họ đã chứng minh hiệu suất điện vượt trội của các vật liệu có CNT chức năng so với các vật liệu có CNT thuần túy và tìm thấy bằng chứng ủng hộ rằng các tinh thể lớn hơn và ít khiếm khuyết bề mặt xảy ra khi sử dụng CNT chức năng. Sau đó, nhóm nghiên cứu đã suy luận rằng perovskite trong các vật liệu sẽ trải qua quá trình kết tinh lại nếu được lưu trữ trong bóng tối và sự hiện diện của các nhóm chức năng trong CNT sẽ có ảnh hưởng đáng kể đến quá trình này. Điều này đã được xác nhận bằng cách lưu trữ các tế bào trong hơn hai tháng và đo các đặc tính điện của chúng sau đó.
“Chúng tôi đã phát hiện ra khả năng tự kết tinh của perovskite ở nhiệt độ phòng, hình thái của họ được cải thiện rất nhiều sau khi lưu trữ lâu dài. Tuy nhiên, kết quả thú vị nhất là khả năng các CNT được chức năng hóa sử dụng bản chất tự tái kết tinh để hình thành mối nối mạnh mẽ hơn giữa perovskite và CNT thông qua việc tái cấu trúc “, giáo sư Waki giải thích. Hai nhóm vật liệu rất lớn và các nhóm chức năng đóng vai trò bảo vệ chống lại các cuộc tấn công từ độ ẩm trên perovskite, cho phép tự tái kết tinh và tái cấu trúc giao diện để tiến hành mà không bị suy giảm đáng chú ý. khiến các pin mặt trời phải đo thường xuyên, nhưng điều này cuối cùng đã ảnh hưởng đến sự ổn định của chúng và làm suy giảm chúng.
Những nghiên cứu chuyên sâu như vậy về pin mặt trời perovskite và các cách để tăng cường chúng rất có giá trị vì chúng giúp chúng ta đến gần hơn với các nguồn năng lượng sạch mới. Các nhà khoa học hy vọng nghiên cứu này sẽ đóng góp vào việc sản xuất perovskites với độ ổn định và khả năng tái sản xuất cao hơn. Những phát hiện này sẽ đóng vai trò là bước đệm khác để chúng ta có thể thấy pin mặt trời perovskite là công nghệ chính để bảo tồn hành tinh của chúng ta.
Nguồn truyện:
Tài liệu được cung cấp bởi Viện Công nghệ Tokyo . Lưu ý: Nội dung có thể được chỉnh sửa cho kiểu dáng và độ dài.
Tạp chí tham khảo :