Microsoft Word 56 Tran Thi Chung Thuy doc Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN 978 604 82 2981 8 588 NÂNG CAO HIỆU SUẤT MODULE PIN QUANG ĐIỆN CHO BUỒNG THU NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY SẤY NÔNG[.]
Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 NÂNG CAO HIỆU SUẤT MODULE PIN QUANG ĐIỆN CHO BUỒNG THU NĂNG LƯỢNG CỦA MÁY SẤY NÔNG SẢN Trần Thị Chung Thuỷ Trường Đại học Thuỷ lợi, email: tranchungthuy@tlu.edu.vn GIỚI THIỆU CHUNG Máy sấy nông sản dùng lượng mặt trời ứng dụng phổ biến hiệu nguồn lượng mặt trời vô tận quý giá Các kết chế tạo, nghiên cứu khảo sát hoạt động máy sấy nông sản dùng lượng mặt trời, buồng thu lượng mặt trời có nhiệm vụ thu nhận chuyển đổi quang thành nhiệt báo cáo [2], [3] Hiệu suất chuyển đổi quang máy tiếp tục cải thiện nhờ phương án tích hợp đồng thời chế chuyển đổi lượng mặt trời thành nhiệt (hiệu ứng nhà kính) điện (hiệu ứng quang điện) [4] Thế hệ máy sấy bổ sung thêm module pin mặt trời hữu nhằm chuyển đổi quang thành điện để làm quay hệ thống quạt, hỗ trợ trình sấy khơ nhanh hiệu (Hình 1) Hình Mơ hình máy sấy nơng sản dùng lượng mặt trời, có buồng thu lượng tích hợp việc thu nhận chuyển đổi lượng mặt trời thành nhiệt điện [3] Như biết, hiệu suất chuyển đổi lượng module pin quang điện phụ thuộc nhiều vào công nghệ chế tạo, cấu trúc pin Pin cấu trúc đa lớp ITO/PEDOT + nc –TiO2/MEH-PPV/Al thay cho pin đơn lớp giải pháp nhằm tăng hiệu suất chuyển đổi lượng [5] Hiệu suất pin tiếp tục cải thiện nhờ cấu trúc đa lớp với lớp truyền điện tử LiF/Alq3, có tác dụng tăng hiệu suất truyền điện tử điện cực âm pin, làm tăng dịng quang điện cho mạch ngồi Trong báo cáo này, kết chế tạo khảo sát tính chất quang điện module pin mặt trời cấu trúc 06 lớp ITO/PEDOT + nc – TiO2 /MEH-PPV/LiF/Alq3/Al trình bày chi tiết PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Lớp nhạy quang module pin mặt trời chế tạo công nghệ quay phủ li tâm dung dịch gồm mg polymer MEH-PPV + ml dung môi xylene Tốc độ quay phủ màng 1500 vòng/ phút Lớp truyền lỗ trống chế tạo từ tổ hợp PEDOT hạt nanơ TiO2 có kích thước hạt trung bình nm.Bột nanơ TiO2 hịa trộn vào dung dịch PEDOT-PSS, tỷ lệ phần trăm khối lượng TiO2 hỗn hợp 30% (30% wt) Dung dịch khuấy máy khuấy từ rung siêu âm để phân tán hạt nanô TiO2 Lớp truyền điện tử LiF/Alq3 chế tạo phương pháp bốc bay nhiệt điều kiện chân không cao, cỡ 10-5 torr 588 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Các lớp màng chức pin xử lý khô chân không điều kiện áp suất 1,5 MPa Các điện cực dương (ITO) điện cực âm (Al) bốc bay nhiệt điều kiện chân không cao, cỡ 10-5 torr Các module pin mặt trời chế tạo với kích thước mm 2,5 mm 0,003 mm, gồm sáu lớp ITO/PEDOT + nc- TiO2/ MEHPPV/LiF/Alq3/Al đế thuỷ tinh Độ hấp thụ màng truyền điện tử khảo sát hệ đo UV – VIS – NIR Jasco V570, chiều dày màng khảo sát phép đo hệ Anpha – Step IQ Profiler Hiệu suất hoạt động pin khảo sát phép đo đặc trưng mật độ dòng (J-V) Kết khảo sát đặc trưng dịng - (JV) nhiệt độ mơi trường làm việc thông thường 50 oC (đường cong có số hình 4) cho thấy pin mặt trời cấu trúc 06 lớp ITO/PEDOT + nc –TiO2 /MEHPPV/LiF/Alq3/Al có điện ngưỡng hoạt động 1,25 V, với mật độ dòng đạt giá trị 20 mA/cm2, tương ứng với hiệu suất quang điện 8,3% KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU Vật liệu hữu Alq3 sử dụng làm lớp truyền điện tử (ETL: electronic transport layer), màng siêu mỏng nc-LiF (dưới 10 nm) sử dụng làm lớp tiếp xúc nông (SCL: Shallow Contact Layer) LiF chế tạo cách bốc bay nhiệt lên Alq3 để tạo tiếp xúc Al/LiF/Alq3 thay cho tiếp xúc Al/Alq3, nhằm làm tăng mật độ truyền điện tửtừAlq3sang catơt, dẫn đến tăng mật độ dịng quang điện ngồi cho linh kiện Hình thể phổ hấp thụ màng Alq3 màng tổ hợp Alq3/LiF Phổ hấp thụ màng tổ hợp Alq3/nc-LiF có đỉnh hấp thụ tương tự màng Alq3 độ hấp thụ giảm độ dày màng tăng Kết cho thấy, màng tổ hợp Alq3/nc-LiF có độ rộng vùng cấm không thay đổi so với độ rộng vùng cấm Alq3 Hình Phổ hấp thụ màng truyền điện tử Alq3 khiết (a) tổ hợp hữu cơ/vô Alq3/LiF (b) Hình Đặc trưng J-V module pin mặt trời lớp phụ thuộc nhiệt độ môi trường làm việc Trong đó, linh kiện 04 lớp có điện ngưỡng điện áp ngưỡng hoạt động 1,25 V, mật độ dòng điện đạt giá trị 10 mA/cm2, tương ứng với hiệu suất quang điện 7% [4] Kết cho thấy linh kiện 06 lớp có hiệu suất chuyển đổi quang điện cao linh kiện 04 lớp, hứa hẹn có triển vọng ứng dụngnếu tiếp tục cải tiến nghiên cứu Ảnh hưởng nhiệt độ lên đặc trưng J-V linh kiện khảo sát (Hình 4) Các thông số module thường kiểm nghiệm nhiệt độ 30C Trong trình sản xuất điện, module pin mặt trời thường bị nóng lên xạ nhiệt, dẫn đến công suất giảm Kết cho thấy điện áp ngưỡng hoạt động giảm nhiệt độ tăng: từ giá trị 1,3V nhiệt độ phòng giảm dần xuống 1,25V; 1,1V 1,05V tương ứng nhiệt độ 50C, 70C 90C Điều cho thấy nhiệt độ cao, chuyển động nhiệt giúp cho điện tích dễ dịch chuyển điện cực 589 Tuyển tập Hội nghị Khoa học thường niên năm 2019 ISBN: 978-604-82-2981-8 Hình thể giản đồ mức lượng pin mặt trời lớp Kết cho thấy điện tử lỗ trống sau tạo lớp nhạy quang nhờ hiệu ứng quang điện, dễ dàng truyền tải điện cực anot catot nhờ có mức lượng trung gian hoạt động 1,1 V, mật độ dòng điện đạt giá trị 20 mA/cm2, tương ứng với hiệu suất chuyển đổi quang điện 8,3% Hiệu suất đánh giá cao so với linh kiện lớp chế tạo, nghiên cứu thể báo cáo [5] Hình Giản đồ mức lượng pin mặt trời cấu trúc ITO/PEDOT/MEH-PPV/Alq3/LiF/Al Như biết, độ linh động điện tử lỗ trống khác Thêm nữa, polymer dẫn, điện tử dễ bị bắt bẫy Do vậy, khó để tạo cân dòng tiêm điện tử dòng tiêm lỗ trống Điều dẫn đến hiệu suất chuyển đổi quang điện không cao Nhờ bổ sung thêm lớp truyền lỗ trống điện tử, mà dòng tiêm điện tử lỗ trống điện cực cân Do tăng hiệu suất chuyển đổi quang điện pin Độ bền module pin mặt trời khảo sát kết đo đặc trưng J-V thời điểm khảo sát khác (Hình 5) Kết cho thấy tuổi thọ module đặc trưng J-V linh kiện giảm sau khoảng thời gian tĩnh (thời gian cất giữ linh kiện nơi khơ ráo, điều kiện chưa đóng vỏ), thể giá trị điện áp ngưỡng hoạt động tăng, dòng giảm Các nghiên cứu vai trò lớp vỏ bảo vệ, suốt cho linh kiện trình bày nghiên cứu KẾT LUẬN Hình Đặc trưng J - V pin mặt trời lớp đo thời điểm khác TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] C.L Hii, S.V Jangam, S.P Ong and A.S.Mujmdar 2012 “Solar Drying: Fundamentals, Applications and Innovations”, ISBN: 978-981-07-3336-0 [2] Trần Chung Thủy 2015 “Tính tốn diện tích hấp thụ lượng cho buồng hấp thụ nhiệt máy sấy nông sản dùng lượng Mặt trời”, Tuyển tập báo cáo HNKH - ĐHTL [3] Trần Chung Thủy 2016 “Chế tạo máy sấy nông sản mini dùng lượng Mặt trời”, Tuyển tập báo cáo HNKH – ĐHTL [4] Trần Chung Thủy 20.17 “Nghiên cứu chế tạo khảo sát hoạt động module pin quang điện cho buồng thu lượng máy sấy nông sản mini dùng lượng Mặt trời”, Tuyển tập báo cáo HNKH – ĐHTL [5] Trần Chung Thủy 2018 “ Nâng cao hiệu suất module pin quang điện cho buồng thu lượng máy sấy nông sản dùng lượng mặt trời nhờ lớp truyền lỗ trống PEDOT + nc-TiO2”, Tuyển tập báo cáo HNKH – ĐHTL Đã chế tạo module pin mặt trời có kích thước mm x 2,5 mm x 0,003 mm, cấu trúc lớp ITO/PEDOT + nc – TiO2 /MEH-PPV/LiF/Alq3/Al, có điện áp ngưỡng 590 ... động module pin quang điện cho buồng thu lượng máy sấy nông sản mini dùng lượng Mặt trời”, Tuyển tập báo cáo HNKH – ĐHTL [5] Trần Chung Thủy 2018 “ Nâng cao hiệu suất module pin quang điện cho buồng. .. diện tích hấp thụ lượng cho buồng hấp thụ nhiệt máy sấy nông sản dùng lượng Mặt trời”, Tuyển tập báo cáo HNKH - ĐHTL [3] Trần Chung Thủy 2016 “Chế tạo máy sấy nông sản mini dùng lượng Mặt trời”,... điện tử, mà dòng tiêm điện tử lỗ trống điện cực cân Do tăng hiệu suất chuyển đổi quang điện pin Độ bền module pin mặt trời khảo sát kết đo đặc trưng J-V thời điểm khảo sát khác (Hình 5) Kết cho