Slide thuyết trình pin mặt trời chấm lượng tử

du o ng th an co ng c om ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN TP HỒ CHÍ MINH KHOA KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VẬT LIỆU BỘ MÔN NANO – MÀNG MỎNG cu u Seminar môn Vật liệu linh kiện lưu trữ lượng CuuDuongThanCong.com Nhóm Nguyễn Thị Trúc Mai - 1419169 Hoàng Minh Nguyệt - 149199 Phạm Minh Thuận - 1419299 https://fb.com/tailieudientucntt c om NỘI DUNG Chấm lượng tử th an Tổng quan co ng Pin mặt trời chấm lượng tử du o ng Vật liệu cấu trúc u Phân loại cu Đặc điểm CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt Quantum Dots c om  Các hạt bán dẫn có cấu trúc hạt có kích thước cu u du o ng th an co ng nano (đường kính hạt từ – 10nm)  Với kích thước hạt khác nhau, chiếu sáng có màu sắc phát quang khác  Nhiều hình dạng khác nhau: hình lập phương, hình cầu, hình chóp, v.v CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt c om Tổng hợp chấm lượng tử ng • Keo hóa • Tổng hợp keo hóa (Wet chemistry) cu u du o ng th an co (epitaxy) • Quang khắc (e-beam lithography) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt c om Pin mặt trời chấm lượng tử co ng  Vật liệu hấp thụ quang điện chất lượng tử ng th an thay cho khối vật liệu  Chọn chấm lượng tử làm vật liệu quang điện cho pin mặt trời vì: cu u du o oTăng hiệu suất hấp thụ ánh sáng mặt trời (bỏ qua giới hạn pin mặt trời Shockley – Queisser (33.7%)) oMEG (sự hình thành nhiều cặp liên kết điện tử - lỗ trống) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om MEG- Multiple Exciton Generation Basic Solar Cell: photon = exciton (1 e-/ h+ + excess energy) CuuDuongThanCong.com MEG Solar Cell: photon =2+excitons (2+ e-/ h+– no heat!) https://fb.com/tailieudientucntt th an co ng c om cu u du o ng • Do QDs có độ rộng vùng cấm nhỏ chất bán dẫn thơng thường nên hấp thụ hồn toàn lượng photon tạo exicton • electron sinh nhờ lượng photon bình thường, từ vùng hóa trị lên mức lượng cao vùng dẫn • electron lại ảnh hưởng trình ion hóa nên nhảy lên mức lượng thấp vùng dẫn => Hiệu ứng MEG CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt c om Phân loại pin mặt trời QDs Pin mặt trời tiếp xúc kim loại – bán dẫn an co Pin mặt rời cấu trúc p-i-n ng Pin mặt trời hydrib silicons/NCs th Pin mặt trời cấu trúc bán dẫn - polyme du o ng Pin mặt trời Quantum dot tiếp giáp dị thể Pin mặt trời Quantum dot nhạy quang cu u Pin mặt trời Quantum dot- chất màu nhạy quang CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ng c om Pin mặt trời tiếp xúc kim loại – bán dẫn Vật liệu ví dụ: u du o ng th an co ZnO / PbS quantum dots cu • Cấu trúc pin gồm lớp đế, lớp màng dẫn điện ITO, lớp màng bán dẫn QDs ITO lớp điện cực kim loại => Tạo tiếp giáp ohmic lớp ITO QDs CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 10 Vật liệu ví dụ: silicon/PbS quantumdot du o ng th an co ng c om Pin mặt trời hydrib silicons/NCs cu u Cấu trúc giống với pin mặt trời tiếp xúc kim loại – bán dẫn có thêm lớp silic xem lớp QDs lớp điện cực => kết hợp hai vật liệu nhằm tạo vùng phổ hấp thu ánh sáng rộng có vật liệu CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 11 Vật liệu ví dụ: InAs/GaAs quantum dots • Lớp cách điện thay lớp bán dẫn QDs ng th an co ng c om Pin mặt trời cấu trúc p-i-n cu u du o • Hoạt động pin mặt trời p-n truyền thống nhờ lớp QDs mà điện tử tăng cường CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 12 cu u du o ng th an co ng c om Pin mặt trời cấu trúc bán dẫn - polyme CuuDuongThanCong.com Vật liệu ví dụ: MEH-PPV/CdSe quantum dots • Vật liệu hấp thụ quang điện kết hợp bán dẫn QDs với polyme • Mục đích tạo nhiều mức lượng để giữ điện tử cấu trúc lâu tăng thời gian sống electron https://fb.com/tailieudientucntt 13 Vật liệu ví dụ: Nanoporous TiO2/PbS colloidal quantum dots • Lớp tiếp xúc dị thể QDs lớp bán dẫn khác loại tạo nên rào chênh lệch mức lượng Nhờ điện tử chuyển từ vùng dẫn cao xuống thấp hơn, lỗ trống từ nhảy lên vùng có hóa trị cao giảm khả tái hợp lỗ trống – điện tử cu • u du o ng th an co ng c om Pin mặt trời Quantum dot tiếp giáp dị thể CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 14 Pin mặt trời Quantum dot nhạy quang cu u du o ng th an co ng c om Vật liệu ví dụ: CuuDuongThanCong.com OTE / TiO2 (Nanoparticles)/C dSe Hoạt động pin mặt trời nhạy quang bình thường thay vật liệu nhạy quang QDs nhằm tạo mức lượng khác  tăng thời gian sống điện tử https://fb.com/tailieudientucntt 15 cu u du o ng th an co ng c om Đồ thị I-V pin mặt trời nhạy quang PbS QDs cho thấy sử dụng vật liệu quang điện QDs dịng sinh khơng bền tăng theo thời gian CdSe QDs kết hợp với TiO2 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 16 c om Pin mặt trời Quantum dot-chất màu nhạy quang Vật liệu ví dụ: cu u du o ng th an co ng nanocrystalline TiO2/CdS QD +amorphous TiO2/N719 dye CuuDuongThanCong.com • Pin mặt trời kết hợp vật liệu QDs với chất màu nhạy quang để giải khả sinh dịng • Tạo nhiều mức lượng để trì thời gian sống điện tử pin kết thu không khả quan https://fb.com/tailieudientucntt 17 cu u du o ng th an co ng c om Cải thiện hiệu suất pin mặt trời QDs Pin mặt trời QD: cho I lớn giảm nhanh tăng V  kết hợp vật liệu perovskite ưu điểm ổn định dòng tăng V  tăng hiệu suất cho pin CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 18 c om Đặc Điểm  Tăng hiệu suất ng • Bỏ qua giả định giới hạn Shockley – Queisser (33.7%) co • MEG ng cu u du o  Linh hoạt  Giảm giá thành th an • Exciton – Trạng thái liên kết cặp điện tử - lỗ trống  Độc hại sử dụng kim loại nặng: Cadmium, Lead,… CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 19 ng c om Định hướng thách thức tương lai co Cải thiện hiệu suất MEG th an Cải tiến màng QD cấu tạo thiết bị du o ng Khám phá MEG cấu trúc khác cu u (2D: QD rods/wires, 1D: QD platelets) CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt 20 ng c om Tài liệu tham khảo cu u du o ng th an co [1] Nanotechnology For Dummies (2nd Edition) – Earl Boysen, Richard Booker, 2005 [2] Quantum dot solar cells - A.J Nozik, 2002 [3] Solar cells new approaches and reviews - Khalil Ebrahim Jasim, 2015 [4] Solar cell efficiency tables (version 50) - Martin A Green, 2017 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt cu u du o ng th an co ng c om 21 CuuDuongThanCong.com https://fb.com/tailieudientucntt ... loại pin mặt trời QDs Pin mặt trời tiếp xúc kim loại – bán dẫn an co Pin mặt rời cấu trúc p-i-n ng Pin mặt trời hydrib silicons/NCs th Pin mặt trời cấu trúc bán dẫn - polyme du o ng Pin mặt trời. .. https://fb.com/tailieudientucntt c om Pin mặt trời chấm lượng tử co ng  Vật liệu hấp thụ quang điện chất lượng tử ng th an thay cho khối vật liệu  Chọn chấm lượng tử làm vật liệu quang điện cho pin mặt trời vì: cu u du...2 c om NỘI DUNG Chấm lượng tử th an Tổng quan co ng Pin mặt trời chấm lượng tử du o ng Vật liệu cấu trúc u Phân loại cu Đặc điểm CuuDuongThanCong.com