Vật Liệu Chalcogenide Cải Tiến Dựa Trên Antimony Đạt Hiệu Suất Quang Điện Kỷ Lục

Các nhà khoa học tại Đại học New South Wales, Úc đã phát triển thành công một loại pin mặt trời chalcogenide cải tiến dựa trên antimon, đạt hiệu suất chuyển đổi quang điện được chứng nhận là 10,7%, thiết lập kỷ lục mới cho loại vật liệu này. Công trình liên quan đã được công bố trên số mới nhất của tạp chí *Nature Energy*.

Vật liệu này có bốn ưu điểm nổi bật: nguyên liệu dồi dào và chi phí thấp, không phụ thuộc vào kim loại quý hiếm; cấu trúc ổn định và tuổi thọ cao hơn - là vật liệu vô cơ, nó có khả năng chống lão hóa vượt trội so với các thiết bị hữu cơ hoặc perovskite; khả năng hấp thụ ánh sáng cực mạnh, chỉ cần một lớp mỏng khoảng 300 nanomet là có thể thu nhận ánh sáng hiệu quả; và khả năng tạo màng ở nhiệt độ tương đối thấp, giúp giảm đáng kể mức tiêu thụ năng lượng và thuận lợi cho sản xuất quy mô lớn.

Dù sở hữu những ưu điểm rõ rệt này, hiệu suất chuyển đổi quang điện của loại pin này từ năm 2020 đến nay vẫn khó vượt qua ngưỡng 10%. Nghiên cứu mới nhất phát hiện vấn đề nằm ở sự phân bố không đồng đều của các nguyên tố trong quá trình chế tạo - lưu huỳnh và selen phân tán không đều, tạo ra "rào cản năng lượng" cản trở sự vận chuyển trôi chảy của các điện tích tạo ra từ quang năng, dẫn đến thất thoát năng lượng. Để giải quyết vấn đề này, nhóm nghiên cứu đã khéo léo bổ sung một lượng nhỏ natri sulfide vào quá trình tổng hợp, sự điều chỉnh này đã cải thiện đáng kể hiệu suất vận chuyển điện tích.