Slide thuyết trình vật liệu nano và màng mỏng pin mặt trời perovskite

.c om ng co an th cu u du o ng THÀNH VIÊN: Trần Minh Hải Trần Ngọc Hiếu Trần Huỳnh Anh 1419085 1419097 1419002 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om HIỆU SUẤT CÁC LOẠI PIN CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om BẢNG SO SÁNH THÔNG SỐ CÁC LOẠI PIN CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt GIỚI THIỆU cu u du o ng th an co ng c om Perovskite họ vật liệu có dạng ABX3 có cấu trúc octahedral mineral Trong đó:  A, B cation (trong có kích thước lớn B) Trong ứng dụng làm pin mặt trời, A thường ion organic B ion kim loại (chủ yếu Pb Sn)  X anion Trong ứng dụng làm pin mặt trời, X ion nhóm halogen (Cl, Br, I) Cấu trúc tinh thể Perovskite CuuDuongThanCong.com CaTiO3 : Perovskite lần đầu phát Lev Perovski (1839) https://fb.com/tailieudientucntt GIỚI THIỆU an cu u du o ng th Hệ số t đánh giá khả kết hợp cation A với octahedral xung quanh Cấu trúc perovskite có 0.8 ≤ t ≤ Hệ số µ đánh giá khả kết hợp cation B với nhóm ngun tử X6 xung quanh Khi µ > 0.44 phù hợp để tạo cấu trúc perovskite Tuy nhiên, sau nhiều nghiên cứu pin perovskite việc sử dụng nguyên tố halogen khác cho hiệu suất cao co ng c om  Perovskite phổ biến: CH3NH3PbI3-xClx (Br) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CẤU TẠO PIN c om Cấu tạo chung pin perovskite: Glass – nhận ánh sáng mặt trời cho ánh sáng truyền qua Thường phủ lớp màng mỏng lên bề mặt để giảm phản xạ tăng hiệu suất pin FTO – lớp điện cực đóng vai trị dẫn dịng điện ngồi Bên cạnh cho ánh sáng qua Perovskite – lớp hấp thụ ánh sáng giải phóng electron lỗ trống để tạo thành dòng điện Để cho hiệu suất chuyển đổi cao, người ta thường dùng loại halogen khác (I/Br I/Cl) Metal – lớp điện cực đế co ng METAL an HTM ng th PEROVSKITE GLASS cu u FTO du o ETM LIGHT CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CẤU TẠO PIN co ng c om ETM – nhận electron từ lớp hấp thụ ánh sáng (perovskite) vận chuyển theo lớp điện cực FTO ngồi tạo thành dịng điện Hầu hết loại pin perovskite cho hiệu suất cao sử dụng lớp ETM bl-TiO2/mp-TiO2 blTiO2/mp-Al2O3 cu u du o ng th an Blocking Layer TiO2 – có vai trò ngăn tiếp xúc lớp perovskite lớp FTO, làm giảm tái tổ hợp góp phần tăng hiệu suất pin Bên cạnh nơi tiếp nhận electron từ lớp perovskite vận chuyển Lớp thường dùng TiO2 rutile n-type dạng nanorod (rutile cho độ linh động electron cao, dạng bán dẫn n-type giảm nhiệt độ cần chế tạo từ 500 -> 150oC nanorod tăng cường khả nhận electron hiệu ứng biên) Mesoporous TiO2 (Al2O3) – có kích thước nguyên tử lớn cấu trúc giàn giáo (scaffold) Lớp góp phần bẫy ánh sáng hấp thụ vào nhận electron sinh vận chuyển lớp điện cực FTO Việc sử dụng lớp làm giảm đáng kể dòng tối pin (dark current) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CẤU TẠO PIN FK 209 Co(III) PF6 salt cu Spiro-OMeTAD u du o ng th an co ng c om HTM – có vai trị vận chuyển lỗ trống sinh lớp perovskite sau electron di chuyển từ vùng hóa trị lên vùng dẫn qua lớp điện cực kim loại HTM thông dụng Spiro-OMeTAD Để tăng cường khả vận chuyển lỗ trống, người ta pha tạp FK 209 Co(III) PF6 salt (p-dopant) vào tạo p-type Spiro-OMeTAD CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG c om (1): Electron nhận lượng photon bị kích thích từ vùng hóa trị lên vùng dẫn co ng (2): Các electron vùng dẫn có xu hướng di chuyển xuống mức lượng thấp (ở lớp TiO2) cu u du o ng th an (3): Lỗ trống sinh electron di chuyển lên vùng hóa trị vận chuyển sang HTM (q trình đồng nghĩa với electron từ HTM di chuyển sang perovskite) (4), (6): Có khả electron dịch chuyển ngược lại HTM bị tái tổ hợp trở lại vùng hóa trị (5), (7): Có khả electron lớp TiO2 khơng vận chuyển ngồi điện cực mà dịch chuyển ngược lại lớp Perovskite HTM Các trình  trình khơng mong muốn, tạo thành dịng tối pin (dark current) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ƯU ĐIỂM ng co an th ng  du o  u  đế TiO2 phương pháp phủ quay (spin-coating), “đóng gói” kỹ lưỡng (encapsulation) Hệ số hấp thụ quang học cao, hiệu suất tốt Cấu trúc tinh thể cho phép khả vận chuyển hạt tải tốt Giữ 80% hiệu suất ban đầu 500 Rất linh hoạt, uốn dẻo cu  c om  Phương pháp chế tạo đơn giản : Phủ hỗn hợp CH3NH3I, PbI2 lên CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt THÁCH THỨC LIFETIME an co ng c om Pb cu u du o ng th COST SCAILING CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt .c om co ng Perovskite as Light Harvester: A Game Changer in Photovoltaics, Angewandte Minireviews by Samrana Kazim, Mohammad Khaja Nazeeruddin, Michael Grtzel, and Shahzada Ahmad th an The emergence of perovskite solar cells, Article in Nature Photonics July 2014 by Martin A.Green and Anita Ho-Baillie, UNSW Sydney du o ng The expanding world of hybrid perovskites: materials properties and emerging applications, MRS Communications (2015), 5, 7–26 © Materials Research Society, 2015 by Sarah Brittman, Gede Widia Pratama Adhyaksa, and Erik Christian Garnett (Table 1) cu u https://www.ossila.com/pages/perovskites-and-perovskite-solar-cells-an-introduction (Biểu đồ hiệu suất) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... o ng th an co ng c om Perovskite họ vật liệu có dạng ABX3 có cấu trúc octahedral mineral Trong đó:  A, B cation (trong có kích thước lớn B) Trong ứng dụng làm pin mặt trời, A thường ion organic... co ng c om  Perovskite phổ biến: CH3NH3PbI3-xClx (Br) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt CẤU TẠO PIN c om Cấu tạo chung pin perovskite: Glass – nhận ánh sáng mặt trời cho ánh... (chủ yếu Pb Sn)  X anion Trong ứng dụng làm pin mặt trời, X ion nhóm halogen (Cl, Br, I) Cấu trúc tinh thể Perovskite CuuDuongThanCong.com CaTiO3 : Perovskite lần đầu phát Lev Perovski (1839)