Tấm quang điện mặt trời thiếc sunfua màng mỏng có điện áp mạch hở cao

Theo tạp chí Điện mặt trời Đức (PMC), nhóm nghiên cứu tại Đại học Tohoku, Nhật Bản (TU) vừa phát triển loại quang điện mặt trời thiếc (II) sulfua (SnS) có điện áp mạch hở cao, do giao diện SnS thể hiện sự uốn cong dải lớn.

Tấm quang điện mặt trời thiếc sunfua màng mỏng có điện áp mạch hở cao do TU phát triển. Nguồn:TU

Cấu hình ô mới có chủ đích ngăn chặn ghim cấp độ Fermi (Fermi-level pinning) xảy ra trên các giao diện bán dẫn kim loại. Mức Fermi là thế năng hóa học của các electron. Hiện tượng này liên quan đến việc tạo ra một rào cản cho các điện tử và lỗ trống bằng cách bẻ cong các dải ở bề mặt tiếp xúc, dẫn đến hiệu suất quang điện mặt trời thấp hơn.

“Chúng tôi đã sử dụng quang phổ quang điện tử để phân tích cấu trúc điện tử của bề mặt tiếp xúc nơi lắng đọng molypden oxit (MoO3,) trên một tinh thể đơn SnS. Kết quả, tạo ra trạng thái giao diện đạt được điện áp hở mạch cao”, Issei Suzuki , thành viên nhóm nghiên cứu TU cho hay.

Nhóm đề tài ở TU đã sử dụng các tinh thể đơn SnS loại n được phân tách chân không và MoO3 bay hơi bằng nhiệt trong quá trình sản xuất và chứng minh thông qua quang phổ quang điện tử tia X tại chỗ, năng lượng Fermi của SnS tại giao diện có thể được dịch chuyển qua toàn bộ khoảng cách dải. Theo phép đo của nhóm, đây là lần đầu tiên ghim cấp độ Fermi không được phát hiện trong các thiết bị năng lượng mặt trời SnS, mở đường cho ra đời các tế bào hiệu quả hơn.

Công trình của TU dựa trên nghiên cứu năm 2021, khi TU chế tạo tấm quang điện mặt trời một điểm nối SnS. Mặc dù hiệu suất chuyển đổi thấp 1,4%, nhóm cho biết phương pháp của họ mang lại tiềm năng đẩy tấm quang điện mặt trời SnS có thể đạt hiệu suất cao hơn, từ 4% đến 5%.

SnS đã nổi lên như một vật liệu bán dẫn đầy hứa hẹn cho tấm quang điện mặt trời trong những năm gần đây. Nó có nhiều trong tự nhiên, không độc hại và có chi phí thấp. Nó cũng có độ rộng dải tần trực tiếp gần như tối ưu khoảng 1,3 eV, mức ổn định hóa học và môi trường cao, đồng thời có hệ số hấp thụ lớn. Hiệu quả của tấm quang điện mặt trời được chế tạo bằng công nghệ này không bằng các vật liệu năng lượng mặt trời màng mỏng đã được thiết lập khác, chẳng hạn như cadmium Telluride (CdTe) hoặc đồng, indium, gallium selenide (CIGS). Tuy nhiên, thiếc sunfua lại có lợi thế bởi chi phí thấp, phù hợp với các thiết bị nhỏ hoặc cài đặt BIPV (Hệ thống quang điện tích hợp trong tòa nhà) hay hệ thống liền mạch hòa trộn vào kiến trúc tòa nhà dưới dạng mái nhà, mái vòm, tường rèm và hệ thống giếng trời.


  • 20/12/2022 04:54
  • K. Nam (Theo PMC-12/2022)
  • 2811