Nhóm nghiên cứu tại trường Đại học Purdue đã chế tạo được loại vật liệu mới dùng để chế tạo các tấm pin mặt trời mà không đến cần chì. Kết quả nghiên cứu đã được công bố trên tạp chí Nature Chemistry.

Trong thập kỷ qua, nỗ lực chế tạo tấm pin mặt trời hoạt động hiệu quả đều tập trung vào khoáng chất perovskite. Các tấm pin mặt trời được sản xuất bằng cách sử dụng khoáng chất canxi titan oxit hấp thụ 28% năng lượng mặt trời, trong khi các tấm pin mặt trời thương mại tốt nhất chỉ đạt hiệu suất từ 15-18%. Nhưng rất khó để tạo ra các tấm perovskite. Vật liệu này không ổn định và chứa chì tan trong nước, gây nguy hiểm cho sức khỏe.

Để chế tạo tấm pin mặt trời an toàn hơn, các nhà khoa học đã phát triển loại vật liệu hybrid mới kết hợp vật liệu hữu cơ và vô cơ. Cấu trúc giống bánh sandwich của vật liệu không cần đến chì và ổn định hơn nhiều.

Các tác giả cho rằng: "Việc truyền năng lượng và điện tích giữa các lớp hữu cơ và vô cơ liền kề được chứng minh là nhanh và hiệu quả, nhờ vào giao diện phẳng nguyên tử và khoảng cách các lớp xen kẽ siêu nhỏ của vật liệu perovskite". Vật liệu mới có thể được sử dụng trong nhiều loại linh kiện điện tử và công nghệ.

"Các cấu trúc này rất thú vị", Letian Dou, phó giáo sư kỹ thuật hóa học tại trường Đại học Purdue nói. "Các cấu trúc bánh sandwich giống như các giếng lượng tử bán dẫn được sử dụng rộng rãi ngày nay trong nhiều thiết bị điện tử và quang điện tử, nhưng chúng dễ sản xuất và ít bị khiếm khuyết".

Trước đây, nhóm nghiên cứu đã sử dụng vật liệu perovskite hybrid hữu cơ - vô cơ để chế tạo bóng bán dẫn hiệu ứng trường, một thành phần trong nhiều công nghệ điện tử sử dụng điện trường để kiểm soát dòng điện.

Theo Yao Gao, tác giả chính của nghiên cứu mới, vật liệu mới vượt trội và rẻ hơn chất bán dẫn vô cơ truyền thống. "Pin mặt trời, như nhiều nhà khoa học đã chứng minh, có thể đạt hiệu quả cao", Gao nói. "Với công nghệ mới, chúng tôi có thể làm cho vật liệu perovskite hybrid về cơ bản ổn định hơn. Bằng cách thay thế chì độc hại, vật liệu mới này tốt hơn cho môi trường và cũng có thể được sử dụng an toàn cho các cảm biến điện tử sinh học trên cơ thể".

N.P.D (NASATI), theo https://www.upi.com/Science_News/2019/11/13/New-material-to-pave-the-way-for-lead-free-solar-panels/4351573662473/?sl=10, 13/11/2019