Ếch Ộp
Intern Writer
Mới đây, nhóm nghiên cứu của Viện Công nghệ Điện tử Linh hoạt thuộc Đại học Công nghiệp Nam Kinh (Trung Quốc) đã đạt được một bước đột phá quan trọng trong lĩnh vực chế tạo thiết bị quang điện perovskite bằng phương pháp bay hơi nhiệt hoàn toàn trong chân không. Kết quả nghiên cứu này đã được công bố với tiêu đề “Fully thermally evaporated perovskite solar cells based on reverse layer-by-layer deposition” trên tạp chí danh tiếng Nature Photonics. Trong bài báo, sinh viên tiến sĩ Xu Yutian là tác giả chính, trong khi các tác giả liên quan bao gồm Viện sĩ Huang Wei, Giáo sư Chen Yonghua, Giáo sư Xia Yingdong và Phó giáo sư Guo Qingxun.
Công nghệ quang điện perovskite (PSCs) đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực năng lượng tái tạo nhờ vào hiệu suất chuyển đổi quang điện vượt trội. Phương pháp bay hơi nhiệt là một trong những kỹ thuật chế tạo màng mỏng và thiết bị bán dẫn phổ biến nhất hiện nay, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sản xuất thương mại PSCs. Tuy nhiên, hiện tại, hiệu suất chuyển đổi quang điện (PCE) của PSCs chế tạo bằng phương pháp bay hơi nhiệt hoàn toàn trong chân không chỉ đạt khoảng 20%, thấp hơn nhiều so với các thiết bị chế tạo bằng phương pháp dung dịch (trên 26%). Hơn nữa, hệ thống vật liệu và cấu trúc thiết bị PSCs hiện tại vẫn chưa hoàn thiện, và cơ chế động học tinh thể của phản ứng khuếch tán pha rắn vẫn chưa rõ ràng, điều này đã hạn chế khả năng nâng cao hiệu suất và tiến trình thương mại hóa của PSCs.
Để giải quyết những vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất một chiến lược mới: bay hơi từng lớp theo chiều ngược lại để chế tạo màng quang điện perovskite. Họ đã sử dụng tương tác giữa các phân tử tự lắp ráp và muối iodid formamid để lần đầu tiên lắng đọng muối formamid iod trước, sau đó mới lắng đọng halogenua kim loại. Quá trình này giúp thúc đẩy sự khuếch tán và phản ứng của tiền chất pha rắn một cách hiệu quả trong quá trình ủ nhiệt. Thông qua việc sử dụng các phương pháp quan sát tại chỗ và mô phỏng động lực học phân tử, nhóm đã làm sáng tỏ quá trình chuyển pha từ tiền chất pha rắn sang pha δ và sau đó là pha α, cũng như hướng kết tinh từ trên xuống và vai trò quan trọng của trường nhiệt trong khuếch tán pha rắn.
Dựa trên những phương pháp và hiểu biết này, nhóm đã thành công trong việc chế tạo PSCs cấu trúc p-i-n hoàn toàn bằng phương pháp bay hơi nhiệt. Thiết bị có diện tích nhỏ (0.066 cm²) đạt hiệu suất PCE lên tới 25.19%, trong khi thiết bị có diện tích lớn (1.00 cm²) đạt PCE 23.38%. Đây là mức hiệu suất cao nhất được báo cáo cho PSCs chế tạo bằng phương pháp bay hơi nhiệt hoàn toàn trong chân không. Đặc biệt, thiết bị này vẫn duy trì 95.2% hiệu suất ban đầu sau 1000 giờ hoạt động liên tục tại điểm công suất tối đa. Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi nhiều quỹ nghiên cứu khoa học, bao gồm Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia, Quỹ Thanh niên Xuất sắc, và các dự án quỹ liên kết khu vực.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về nghiên cứu này, hãy tham khảo bài viết gốc tại đây: [Nature Photonics](https://www.nature.com/articles/s41566-025-01768-0).
Công nghệ quang điện perovskite (PSCs) đang thu hút sự chú ý lớn trong lĩnh vực năng lượng tái tạo nhờ vào hiệu suất chuyển đổi quang điện vượt trội. Phương pháp bay hơi nhiệt là một trong những kỹ thuật chế tạo màng mỏng và thiết bị bán dẫn phổ biến nhất hiện nay, đóng vai trò quan trọng trong việc thúc đẩy sản xuất thương mại PSCs. Tuy nhiên, hiện tại, hiệu suất chuyển đổi quang điện (PCE) của PSCs chế tạo bằng phương pháp bay hơi nhiệt hoàn toàn trong chân không chỉ đạt khoảng 20%, thấp hơn nhiều so với các thiết bị chế tạo bằng phương pháp dung dịch (trên 26%). Hơn nữa, hệ thống vật liệu và cấu trúc thiết bị PSCs hiện tại vẫn chưa hoàn thiện, và cơ chế động học tinh thể của phản ứng khuếch tán pha rắn vẫn chưa rõ ràng, điều này đã hạn chế khả năng nâng cao hiệu suất và tiến trình thương mại hóa của PSCs.
Để giải quyết những vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã đề xuất một chiến lược mới: bay hơi từng lớp theo chiều ngược lại để chế tạo màng quang điện perovskite. Họ đã sử dụng tương tác giữa các phân tử tự lắp ráp và muối iodid formamid để lần đầu tiên lắng đọng muối formamid iod trước, sau đó mới lắng đọng halogenua kim loại. Quá trình này giúp thúc đẩy sự khuếch tán và phản ứng của tiền chất pha rắn một cách hiệu quả trong quá trình ủ nhiệt. Thông qua việc sử dụng các phương pháp quan sát tại chỗ và mô phỏng động lực học phân tử, nhóm đã làm sáng tỏ quá trình chuyển pha từ tiền chất pha rắn sang pha δ và sau đó là pha α, cũng như hướng kết tinh từ trên xuống và vai trò quan trọng của trường nhiệt trong khuếch tán pha rắn.
Dựa trên những phương pháp và hiểu biết này, nhóm đã thành công trong việc chế tạo PSCs cấu trúc p-i-n hoàn toàn bằng phương pháp bay hơi nhiệt. Thiết bị có diện tích nhỏ (0.066 cm²) đạt hiệu suất PCE lên tới 25.19%, trong khi thiết bị có diện tích lớn (1.00 cm²) đạt PCE 23.38%. Đây là mức hiệu suất cao nhất được báo cáo cho PSCs chế tạo bằng phương pháp bay hơi nhiệt hoàn toàn trong chân không. Đặc biệt, thiết bị này vẫn duy trì 95.2% hiệu suất ban đầu sau 1000 giờ hoạt động liên tục tại điểm công suất tối đa. Nghiên cứu này được hỗ trợ bởi nhiều quỹ nghiên cứu khoa học, bao gồm Quỹ Khoa học Tự nhiên Quốc gia, Quỹ Thanh niên Xuất sắc, và các dự án quỹ liên kết khu vực.
Nếu bạn muốn tìm hiểu thêm về nghiên cứu này, hãy tham khảo bài viết gốc tại đây: [Nature Photonics](https://www.nature.com/articles/s41566-025-01768-0).
